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基于MATLAB的串联超前校正、滞后校正和串联滞后-超前校正设计.pdf26页

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基于MATLAB的串联超前校正、滞后

校正和串联滞后-超前校正设计

学号： 1013401015

姓名： 李佳叶

专业： 材料冶金

日期：2013年5月20日

引言

MATLAB(MatrixLaboratory 即“矩阵实验室”)是集数值分析、矩阵运算、

信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，其强大

的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可扩展环境，使得MATLAB 成为控

制领域内被广泛采用的控制系统计算与仿真软件。“自动控制原理”是工科类专

业一门重要的课程，其所需数学基础宽而深、控制原理抽象、计算复杂且繁琐以

及绘图困难等原因，使学生学习感觉枯燥并有畏难情绪。将MATLAB 软件应用到

该门课程教学中，可以解决深奥繁琐的计算，简单、方便又精确的绘图，并可以

用丰富多彩的图形来说明抽象的控制原理，可以提高学生的学习兴趣。早期的校

正器设计利用试凑法，其计算量非常大，而且还要手工绘制系统的频率特性图，

很难达到满意的结果。将MATLAB 软件应用到校正器设计中，则大大提高了设计

的效率，并能很方便的达到满意的效果。本文介绍在MATLAB 环境下进行滞后-

超前校正器的设计方法。

控制系统校正设计概述

在经典控制理论中，系统校正设计，就是在给定的性能指标下，对于给定的

对象模型，确定一个能够完成系统满足的静态与动态性能指标要求的控制器(常

称为校正器或补偿控制器)，即确定校正器的结构与参数。控制系统经典校正设

计方法有基于根轨迹校正设计法、基于频率特性的Bode 图校正设计法及PID 校

正器设计法。按照校正器与给定被控对象的连接方式，控制系统校正可分为串联

校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正控制器的频域设计方法中，

使用的校正器有超前校正器、滞后校正器、滞后-超前校正器等。超前校正设计

方法的特点是校正后系统的截止频率比校正前的大，系统的快速性能得到提高，

这种校正设计方法对于要求稳定性好、超调量小以及动态过程响应快的系统被经

常采用。滞后校正设计方法的特点是校正后系统的截止频率比校正前的小，系统

的快速性能变差，但系统的稳定性能却得到提高，因此，在系统快速性要求不是

很高，而稳定性与稳态精度要求很高的场合，滞后校正设计方法比较适合。滞后

-超前校正设计是指既有滞后校正作用又有超前校正作用的校正器设计。它既具

有了滞后校正高稳定性能、高精确度的好处，又具有超前校正响应快、超调小的

优点，这种设计方法在要求较高的场合经常被采用。

目 录

基于MATLAB的串联超前校正设计······················01

串联超前校正的概念··········································01

串联超前校正的设计步骤······································01

串联超前校正的实例··········································02

基于MATLAB的串联滞后校正设计······················13

串联滞后校正的概念··········································13

串联滞后校正的设计步骤······································13

串联滞后校正的实例··········································14

基于MATLAB的串联滞后-超前校正设计·················19

串联滞后-超前校正的概念·····································19

串联滞后-超前校正的设计步骤·································19

串联滞后-超前校正的实例·····································19

总结···············································23

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