H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
课程设计说明书（论文）
课程名称：自动控制原理
设计题目：串联校正装置设计
院系：自动化测试与控制系
班级：1201112
设计
学号：1120110623
指导教师：马明达
设计时间：2014.12.25
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
一、人工设计
已知技术参数和设计要求：
设单位反馈系统开环传递函数为
126
()11
(1)(1)1060
K G s s s s =
++
要求设计一串联校正装置，使系统满足：
（4）输入速度为1(rad/s)时，稳态速度误差不大于1/126(rad)； （5）开环放大系数不变； （6）相角裕度不小于30°，截止频率为20(rad/s)。

)
1631)(189()
1101)(19
.81
(
c ++++=s s s s G
即
校正装置电路参数
由校正装置传递函数)
1631)(18963
()
1101)(19
.81
(
c ++++=s s s s G ，设计滞后超前电路网络:
此网络传递函数 221121221122112211)()(22C R C R s C R C R C R s C R C R s C R C R s U U sr sc +++++++=，由于
sr sc
c U U G =
，所以据此求解可得到电阻R 和电容C 。

R 1=45.5Ω C 1=220μF
解得 R 2=8.9Ω C 2=1F
二．计算机辅助设计
Simulink仿真框图
校正前
校正后
阶跃响应曲线
校正前
01234
5678
-2
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
x 10
9
Step Response
Time (seconds)
A m p l i t u d e
校正后
00.51
1.5
Step Response
Time (seconds)
A m p l i t u d e
Bode 图
10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
10
3
10
4
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = 13.3 dB (at 53.5 rad/s) , P m = 34.2 deg (at 19.8 rad/s)
Frequency (rad/s)
-150-100-50050
100M a g n i t u d e (d B )
根轨迹图
校正前
Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
-150-100
-50
50
100
150
校正后
-300
-250-200-150-100-50050100
-250-200-150-100-50050100150200
250Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
Nyquist 图
校正前
(整体图)
-250-200-150-100-50050100
150200250Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
（ 局部放大图）
-7
-6-5-4
-3-2-10
-4-3
-2
-1
1
2
3
4
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
校正后
（整体图)
-80
-70-60-50-40-30-20-100
-1500
-1000
-500
500
1000
1500
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
(局部放大图)
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
-10-9-8-7-6-5-4-3-2-101
-8-6
-4
-2
02
4
6
8
Nyquist Diagram
Real Axis I m a g i n a r y A x i s
三.设计结论
通过人工设计求出校正装置的传递函数以及校正装置的电路参数，设计出滞后超前的串联校正装置。

经过计算机仿真验算了校正前后的Bode 图，阶跃响应等特性合乎预期要求，完成设计要求。

四．设计后的心得体会
通过此次自控大作业的设计，不仅锻炼了自己设计反馈系统的串联校正装置的能力，还提升了自己借助计算机MATLAB 解决学习问题能力。

特别是通过MATLAB 操作求取传递函数的各种特性，学习到掌握一种技能的成就感.。