基于波特图的控制系统设计算法

波特图（Bode Plot）是一种用于描述线性控制系统频率响应的图形表示方法，通常用于分析和设计控制系统。它以控制系统的传递函数（或频域传递函数）为基础，将系统的幅频特性（振幅-频率响应）和相频特性（相位-频率响应）以图形的方式展示出来。可以根据波特图理解和评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。

波特图可以指导控制器的设计。通过调整控制器的参数，可以改变系统的频率响应，以满足特定的性能要求。波特图提供了反馈信息，帮助选择合适的控制器类型和参数，以达到期望的控制效果。本文使用串联超前校正、串联滞后校正、滞后-超前校正及 PID 校正，进行控制器的设计。

三频段理论：

频率法串联校正

控制系统串联校正是一种用于改善控制系统性能的校正方法。在控制系统中，由于传感器、执行器、信号传输等因素的影响，系统可能出现响应速度慢、精度不高、稳定性差等问题。串联校正通过在控制系统中插入合适的校正环节，对系统进行调整和校正，以提高系统的响应和控制性能。

串联超前校正

校正之后的系统相角裕度为 61.2 度，满足要求：

校正前后的 nyquist 曲线如下图，相角裕度变大，幅值裕度为 infdB，满足指标要求。