maltab控制系统的PID校正设计及仿真报告pid校正10次

实验十控制系统的PID校正设计及仿真一、实验目的1．学会用MATLAB对系统进行仿真；2．应用频率综合法对系统进行PID校正综合。二、设计原理与步骤1．设计原理超前校正的主要作用是增加相角裕量，改善系统的动态响应特性。滞后校正的作用是改善系统的静态特性，两种校正结合起来就能同时改善系统的动态和静态特性。滞后超前校正（亦称PID校正）综合了前两种校正的功能。滞后超前校正（亦称PID校正）的传递函数为：)(,)1()1)(1()1)(1()(121212TTSTSTSTSTSGC它相当于一个滞后校正与一个超前校正相串联，其对数频率特性如2．设计步骤基于频率法综合滞后-超前校正的步骤是：（1）根据静态指标要求，确定开环比例系数K，并按已确定的K画出系统固有部分的Bode图；（2）根据动态指标要求确定c，检查系统固有部分在c的对数幅频特性的斜率是否为-2，如果是，求出c点的相角;（3）按综合超前校正的步骤（3）~（6）综合超前部分GC1（S）（注意在确定m时要计入滞后校正带来的0012~5的相角滞后量）。在第（6）步时注意，通常)()(cccgLL比0高出很多，所以要引进滞后校正;（4）令lg20=)()(cccgLL求出；（5）按综合滞后校正的步骤（4）~（5）综合滞后部分)(2SGc；（6）将滞后校正与超前校正串联在一起，构成滞后超前校正：)()()(21SGSGSGccc三、实验内容练习10-2被控对象的传递函数为：)4)(1()(SSSKSG要求设计单回路控制系统，满足：（1）稳态速度误差增益Kv=10/s（2）相位裕度050（3）增益裕度db10要求：（1）设计满足上述要求的滞后-超前控制器；（2）用Simulink进行仿真；（3）画出校正前后的Bode图（4）分析讨论设计结果。练习10-3已知单位反馈系统被控对象开环传递函数为：)2)(1(1)(00sSSKSGclearg=tf(40,conv(conv([10],[11]),[14]))w=logspace(-1,3,1000);subplot(2,1,1)margin(g);gridonholdon[mag,phase,w]=bode(g,w);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w);gama=50;gama1=gama-pm+5;gam1=gama1*pi/180;alfa=(1-sin(gam1))/(1+sin(gam1));adb=20*log10(mag);wc=spline(adb,w,10*log(alfa));t=1/(wc*sqrt(alfa));gc1=tf([t,1],[t*alfa,1])sys=g*gc1;超前校正gama2=gama+pm-180;wc=spline(phase,w,gama2);num=sys.num{1};den=sys.den{1};na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*wc);g1=na/da;g11=abs(g1);h=20*log10(g11);beta=10^(h/20);t=1/(0.1*wc);bt=beta*t;gc2=tf([t,1],[bt,1])sys1=g*gc1*gc2[mag1,phase1,w]=bode(sys1,w);校正滞后原系统三者串联[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(mag1,phase1,w);gma1db=20*log10(gm1);subplot(2,1,2)margin(sys1);gridon;K=20试用BODE图设计方法对系统进行滞后-超前串联校正设计，使之满足：（1）在单位斜坡信号r（t）=t的作用下，系统的速度误差系数KV110s；（1）系统校正后剪切频率ωC15.1s；（2）系统斜校正后相角裕度γ045；（3）计算校正后系统时域性能指标：σ%=25%；tp=2s；tS=6s。要求：（1）用频率法设计满足上述要求的串联滞后校正控制器；（2）画出校正前后的Bode图;（3）用Simulink对校正前后的闭环系统进行仿真，求出其阶跃响应；（4）分析设计效果。g=tf(20,conv(conv([10],[11]),[12]))w=logspace(-1,3,1000);subplot(2,1,1)margin(g);gridonholdon[mag,phase,w]=bode(g,w);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w);gama=45;gama1=gama-pm+5;gam1=gama1*pi/180;alfa=(1-sin(gam1))/(1+sin(gam1));adb=20*log10(mag);wc=spline(adb,w,10*log(alfa));wc=spline(adb,w,10*log(alfa));t=1/(wc*sqrt(alfa));gc1=tf([t,1],[t*alfa,1])sys=g*gc1;wc=1.5;num=sys.num{1};den=sys.den{1};na=polyval(num,j*wc);da=polyval(den,j*wc);g1=na/da;g11=abs(g1);h=20*log10(g11);beta=10^(h/20);t=1/(0.1*wc);bt=beta*t;gc2=tf([t,1],[bt,1])sys1=g*gc1*gc2[mag1,phase1,w]=bode(sys1,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(mag1,phase1,w);gma1db=20*log10(gm1);subplot(2,1,2)margin(sys1);gridon;实验总结：熟练的操作必须有扎实的理论知识作为基础。加强理论的学习。103