武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
比较分析：虚线表示校正前系统的特性曲线，实线表示校正后系统的特性曲线，可以看出系统的截止频率在校正后下降，从而使系统获得高一些的相角裕度，从运行的结果的准确数据来看，相角裕度55.62满足了动态性能指标要求。
3.4根轨迹分析动态性能
利用matlab绘制根轨迹曲线的程序如下： num=1 den=[1,1,0]
g1=tf(num,den) %定义原传递函数 num=[200,11] den=[319,320,1,0]
g2=tf(num,den) %定义校正后的传递函数 rlocus(g1,'b--',g2,'r-') grid
Root Locus0.80.60.920.4Imaginary Axis0.840.720.580.440.30.140.21.20-0.2-0.40.9810.80.60.40.20.980.92-0.60.84-0.8-1.20.72-1-0.80.58-0.6Real Axis0.44-0.40.3-0.20.1400.2
图11 滞后校正前后根轨迹
分析结果：
（1）校正前后的根轨迹均在复平面左边，因此二者均稳定。
（2）二者均为1型系统，因而根轨迹增益K值就是静态速度误差系数。
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（3）校正后的根轨迹随着根轨迹增益的变化而变化，由校正前的只分布于实轴到有可能分布到复平面，当闭环极点为复数极点，系统为欠阻尼系统。
3.5阶跃响应分析动态性能
利用matlab绘制阶跃响应曲线的程序如下 num=1 den=[1,1,1]
g1=tf(num,den) %定义原传递函数 num=[200,11] den=[319,320,201,11]
g2=tf(num,den) %定义校正后传递函数 step(g1,'b--',g2,'r-') grid
Step Response1.41.210.80.60.40.20Amplitude0102030405060708090Time (sec)
图12 滞后校正前后阶跃响应
图中的虚线代表校正前阶跃响应，实线代表校正后阶跃响应，校正后的动态性能参数分别为：
峰值h（tp）=1.15 峰值时间tp=5.97s 上升时间tr=2.71s
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调节时间ts=52.8s 超调量 为15%
分析比较：校正后的系统的超调量虽然没有大的变化，但是峰值时间，上升时间及调节时间都增大了，减小了系统的响应速度，这一点与对数频率特性曲线的分析达到一致，降低了系统的动态性能，可见虽然达到了性能指标的要求，但是，同时也降低了系统的动态性能。
3.6斜坡响应分析静态误差
利用matlab绘制斜坡响应曲线的程序如下： num=1 den=[1,1,1,0]
g1=tf(num,den)%将函数转化到阶跃响应形式并定义 num=[200,11]
den=[319,320,201,11,0]
g2=tf(num,den)%将函数转化到节约响应形式并定义 step(g1,'b--',g2,'r-') grid
Step Response160159158157Amplitude156155154153152151150151152153154155Time (sec)156157158159160
图13 滞后校正前后斜坡响应
分析比较：虚线代表校正前斜坡响应，实线代表校正后斜坡响应。在斜坡响应曲线中，校正前其输入量和输出量之间的速度误差随时间而增大，最后趋于常
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数1。系统要求的静态误差系数要小于0.1.校正后的系统输入量与输出量基本相等，所以静态误差趋近于0，达到了性能指标要求。
小结：综上的分析可知通过滞后网络的校正，系统的静态误差达到了要求，提高了系统稳态精度和系统抗噪声干扰的能力。
4总结
比较超前校正与滞后校正，可知这两种方法均可达到所要求的性能指标，但其有各自的特点。超前校正是利用超前网络的相角超前特性，而滞后校正是利用高频幅值衰减特性；为了满足严格的稳态性能要求，当采用无源校正网络时，超前校正一定得附加增益。而滞后校正一般不需要附加增益。对于同一系统，采用超前校正的系统带宽大于采用滞后校正的系统带宽，从提高响应速度的观点来看，希望系统带宽越大越好，与此同时，带宽越大越容易受到噪声干扰的影响。
因此，在系统响应速度要求较高时，且对噪声干扰要求不高时，可采用超前网络来校正：而在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正，在实际运行中应该根据不同的性能指标要求选择最佳方案。
5心得体会
自动控制原理在所有专业课中有着举足轻重的地位。通过这次课设我学到了很多知识，为了做好这次课程设计，通过上网，借阅相关书籍等途径，更进一步地巩固了我的专业知识和掌握程度，由于课程设计较以前的做题，更具有自主性，自己提出问题，分析问题，解决问题，在我的课程设计中涉及到几乎所有学过章节的重要知识点，通过查阅关于Matlab的相关函数，了解了使用Matlab进行自动控制系统设计的设计流程和设计方法，学会了使用Matlab求解超越方程的方法，绘制bode图和根轨迹图的基本函数以及对Matlab图像的设置。为今后进行大型复杂系统的设计打下了基础。
在设计分析的过程中，通过对不同校正方法的对比，引发了很多思考，在多种可行性方案中联系实际选择最优方案，切实地解决实际问题，让我在分析问题的能力上大大提高。
通过本次课程设计，加深了对所学自动控制原理课程知识的理解，特别是系统稳定性分析，系统各项动态性能指标，稳态误差以及系统根轨迹等相关知识的理
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解。设计时借助Matlab软件进行控制系统分析，进一步熟悉了Matlab语言及其应用，例如Matlab中计算单位阶跃响应函数step，二维绘图函数plot，根轨迹绘制函数rlocus等，这一过程中收获的不只是知识，还有学习能力。
总之，这次课程设计不仅增加了我的知识积累，为将来的毕业设计打下了基础，还让我懂得自主学习的重要性，还有做什么事情都要有恒心，有信心，动脑子去想，更要用质疑的精神去探索，多问几个为什么，用各种实验或者软件仿真的方法去验证分析，有自己的思考，知识才能算真正地掌握了。
6参考文献
[1] 胡寿松. 自动控制原理(第四版). 北京：科学出版社，2001 [2] 张爱民. 自动控制原理. 北京：清华大学出版社，2005 [3] 王广雄. 控制系统设计. 北京：清华大学出版社，2005
[4] 张静. MATLAB在控制系统中的应用. 北京：电子工业出版社，2007 [5] 薛定宇. 控制系统仿真与计算机辅助设计. 北京：机械工业出版社，2005
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