求解,并用matlab画图,解答后另有答谢

如题所述

一般校正问题都会对系统的剪切频率(快速性)和开环增益(静差)两方面有所要求,而不是仅仅对稳定裕度提要求。

 

我们先来看一下校正前系统的稳定裕度:

% 被控对象
s=zpk('s');
G0=40/(s*(0.2*s+1)*(0.0625*s+1));
% 校正前系统的稳定裕度
margin(G0)

 

可见,校正前系统是不稳定的。

 

滞后校正的一般设计步骤是,先根据相角裕度确定剪切频率:

% 计算校正前系统的频率特性
[mag,phase,w]=bode(G0);
% 根据要求的相角裕度确定剪切频率(滞后校正网络按-6度考虑)
wc = interp1(phase(:)+180-6,w,50)

 

滞后校正网络在高频段的放大倍数为b,要使得期望的剪切频率能够满足,则b应为原系统在剪切频率处放大倍数的倒数

% 滞后校正传递函数
%           1 + b*T*s
%   Gc(s) = --------- 
%            1 + T*s
b = 1 / interp1(w,mag(:),wc)

进一步按照校正网络交接频率 1/bT 比剪切频率小一个数量级考虑,计算时间常数T

T = 1 / (0.1*wc*b)

得到校正网络传递函数

>> Gc=(1+b*T*s)/(1+T*s)
 
Zero/pole/gain:
0.06638 (s+0.2389)
------------------
   (s+0.01586)

上面的插值都是按照线性分度直接进行的,如果考虑频率轴为对数分度,计算公式会稍微繁琐一些,但结果差别并不很大。

 

接下来,校验幅值裕度是否符合要求:

margin(G0)
hold on
margin(Gc*G0)
legend('原系统','校正后系统')
hold off

可见,幅值裕度并不满足30~40dB的要求。

 

如果考虑把幅频特性曲线向下降低15或20dB,结果为

margin(Gc*G0*10^(-15/20))
margin(Gc*G0*10^(-20/20))
legend('原系统','校正后系统','开环增益降低15dB','开环增益降低20dB',3)

 

如果换另一种思路,按照校正后系统的幅值裕度为35dB考虑,要求原系统首先满足幅值裕度

margin(G0)
hold on
gm=margin(G0);
K=1/10^((35-20*log10(gm))/20);
margin(K*G0)
legend('原系统','原系统直接降低增益',3)

得到的结果满足幅值裕度当然没什么疑问,但同时相角裕度却比要求的大很多。

 

我们再来看一下时域响应的情况:

step(feedback(Gc*G0,1))
hold on
step(feedback(Gc*G0*10^(-15/20),1))
step(feedback(Gc*G0*10^(-20/20),1))
step(feedback(G0*K,1))
legend('校正后系统','开环增益降低15dB','开环增益降低20dB','原系统直接降低增益',4)

 

从阶跃响应的情况看,按照满足相角裕度的要求设计滞后校正网络,系统快速性较好,但不满足幅值裕度要求;如果按照满足幅值裕度要求降低增益,则相角裕度偏大,无需设计校正网络,但系统为非周期响应,无超调,系统结构简单,更为可取。

总结起来,这道题的指标形式本身就比较蹊跷(没有对剪切频率和开环增益的要求),而指标本身可能也存在问题(一般很少有严格要求相角裕度大小的,常见的是要求不小于某个值)。

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第1个回答  2015-05-29
是这样的,我建议你把图片旋转一下。答题者给你认真答题的前提是你要有基本的尊重。奖励的分数什么的,谁也不是真的图这个,答题本来就是来休闲的。谁也不会歪着脑袋给你搞的。本回答被网友采纳
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