毕 业 设 计 （论 文）设计（论文）题目:_ 三阶随动系统串联校正的频率__ 特性法设计及仿真研究_______单 位（系别）：______自动化系______学 生 姓 名：___ 陈海龙_________专 业：__电气工程及其自动化__班 级：___ 05111106________学 号：___ 0511110629______指 导 教 师：_______汪纪锋_________答辩组负责人：______________________填表时间： 20 15 年 6 月重庆邮电大学移通学院教务处制编 号：____________审定成绩：____________重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究学生姓名陈海龙系别自动化系专业电气工程及其自动化班级 05111106 指导教师汪纪峰职称教授联系电话 42871150 教师单位自动化系下任务日期__2014 __年_12_月_ 20_ 日毕业设计(论文)开始后一周内完成。

重庆邮电大学移通学院毕业设计任务书（简明）技术资料一、设计题目：题目16 三阶随动系统串联校正的频率特性法设计及仿真研究二、系统说明：设三阶系统开环结构如下 (s)(s)(s)(0.11)(0.21)y k Gp r s s s =++ 三、系统参量：校正前：系统输入信号：r （t ）；系统输出信号：y （t ）；校正后：系统输入信号：u （t ）；系统输出信号：y （t ）；四、设计指标：1. 设定：在输入为r （t ）=u （t）=a+bt ，（其中：a=4，b=1sec. ） 2. 在保证静态速度误差系数Kv =30 1sec.的前提下，其动态期望指标：040︒γ≥ ； 2.3c rad s ω≥ 。

五、设计要求：基于频率特性法，试设计一个串联校正闭环系统（如图示），以满足系统设计指标。

重庆邮电大学移通学院 自动化系指导教师： 汪纪峰2014.12摘要自动控制技术不仅广泛应用于工业控制中。

而且在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也发挥着重要作用，已经成为现代生产生活中不可缺少的部分。

而在控制系统中设计分析系统的方法很多，主要有根轨迹法，频域法，状态变量法及其设置观测器法等。

本文主要讨论的系统是三阶随动系统，通过串联校正的频率特性法来使其达到预期的性能指标，最后应用MATLAB/SIMULINK（或物理模拟）对设计系统进行仿真验证。

频率法校正是基于频率特性的方法来作系统校正，他与根轨迹校正一样，可以通过频率法校正来实现校正所要求的动态性能与稳定性能，所不同的是，在频率法校正中，校正所依据的是给定的频域性能指标。

在控制系统的分析与综合设计中，首先要建立系统的数学模型。

控制系统的数学模型是描述系统内部的物理量（或变量）之间关系的数学表达式。

在自动控制理论中，数学模型有多种形式。

时域中常用的数学模型有微分方程，差分方程和状态方程；复频域中有传递函数，结构图；频域中有频域特性；S平面的根轨迹特性等。

【关键词】自动控制三阶 MATLAB/SIMULINKABSTRACTAutomatic control technology is not only widely used in industrial control. And in military, agriculture, aviation, marine, nuclear energy also plays an important role, has become a modern production indispensable part of life. The design and analysis system in the control system in many ways, mainly root locus method, frequency domain method, the state variable method and set observer method. This article focuses on the system third-order servo system, through a series of frequency characteristic correction method to reach the desired performance. Finally MATLAB / SIMULINK (or physical analog) design system simulation.Frequency correction method is based on the method used to make the system frequency characteristic correction, he and root locus correction, as can be achieved by correcting frequency method of dynamic performance and stability required for calibration, the difference is in the frequency correction method, the correction It is based on a given frequency domain performance.In the analysis and synthesis design of control systems, the first to establish a system of mathematical models. Mathematical model of the control system is to describe the mathematical expression of the relationship between physical quantities within the system (or variable). Automatic control theory, mathematical model has many forms. The mathematical model used in the time domain have differential equations, differential equations and the equation of state; there is the complex frequency domain transfer function block diagram; the frequency characteristics in the frequency domain; root locus characteristics S plane and the like.【Key words】Automatic control third-order MATLAB/SIMULIN前言自动控制，就是在没有人参与的情况下，通过控制器或者控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制的目的。

对于一个控制系统首要的要求是系统的绝对稳定性。

否则系统无法正常工作，甚至可能导致设备毁坏，造成重大损失。

在系统稳定的前提之下，要求系统的动态性能和稳态性能都要好。

系统的动态性能和稳态性能都是由相应的性能指标来描述的，对于系统的性能要求可以简要概括为：响应动作要快，动态过程要平稳，跟踪值要准确。

在自动控制系统中，按阶数分类，可以分为一阶，二阶，高阶等。

在本次设计中主要涉及到线性定常三阶系统。

控制系统的校正问题，是自动控制系统设计理论的重要分支，也是具有实用意义的一种改善系统性能的手段与方法。

系统的设计问题，传统的提法是根据给定的被控对象和自动控制的基本要求，单独进行控制器的设计，使得控制器与被控对象组成的系统，能够较好的完成不可改变的部分。

但是近代控制系统的设计问题已经突破了上述的传统观念，例如，近代的不稳定飞行对象的设计，就是事先考虑了控制的作用，亦即控制对象不是不可改变的部分了，而是对象与控制器进行的一体化的设计。

系统的校正问题，是一种原理性的局部设计。

问题的提法是在系统的基本部分，通常是对象、执行机构和测量元件等主要部件，已经确定的条件下，设计校正装置的传递函数和调整系统放大系数。

使系统的动态性能指标满足一定的要求。

这一原理性的局部设计问题通常称为系统的校正或动态补偿器设计。

由于校正方式加入系统的方式不同，所起的作用不同，名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计问题，成了控制理论中一个极其活跃的领域，而且它是最有实际应用意义的。

第一章系统的简介第一节线形控制系统当系统中各组成环节或元件的状态或特性可以用线性微分方程（或线性差分方程）来描述时，称这种这种系统为线性控制系统。

线性控制系统的特点是具有叠加性和均匀性（齐次性），及当系统存在几个输入时，系统的输入分别作用于系统时系统输出之和；当系统输入增加或缩小时，系统的输出也按同样比例增大或缩小。

如果描述系统运动状态的微分（或差分）方程的系数是常数且不随时间变化，则这种线性系统称为线性定常（或时不变）系统。

这种系统的响应形状只取决于输入信号的形状和系统的特性，与输入信号施加的时刻无关。

若微分（或差分）方程的系数是时间的函数，则这种线性系统称为线性时变系统，这种系统的响应不仅取决与输入信号的形状和系统的特性，而且与输入信号施加的时刻有关。

第二节自动控制系统的性能指标一个自动控制系统要完成预定的控制任务，必须满足一定的性能指标。

在实际控制系统中，往往由于具体对象和控制任务的不同，对控制系统性能指标的要求特不同。

虽然如此，仍可对各种控制系统的性能指标概括为3个方面，即稳（定性），快（速性），准（确性）。

具体的说，对于随动系统，就要求系统能迅速，准确地跟随给定值输入的变化而变化，而不受干扰的影响；对于定植控制系统，就要求系统能迅速克服干扰的影响，使被控量准确地恢复至给定值。

在自动控制系统中，把被控量不随时间变化的平衡状态称为“稳态”，而被控量随时间变化的不平衡状态为“动态”。

系统在动态阶段中，其被控量是不断变化的，这一随时间变化的过程称为动态过程，也称为过渡过程，瞬态响应过程或控制过程。

在本次设计中，主要研究的是三阶系统。

在保证静态速度误差系数Kv=30 1sec，要使其动态期望指标：040︒γ≥， 2.3c rad sω≥。