实验五校正实验.doc

实验五 校正实验——超前校正 （一）、实验目的： 1、掌握系统校正的基本方法及原理。 2、深入理解开环零、极点对闭环系统性能的影响关系。 3、加深理解串联校正的特点，学会正确选择校正装置。 （二）、实验内容： 1．了解和掌握超前校正的原理。 2．了解和掌握利用闭环和开环的对数幅频特性和相频特性完成超前校正网络的参数的计算。 3．掌握在被控系统中如何串入超前校正网络，构建一个性能满足指标要求的新系统的方法。 （三）、实验要求： 1、做好预习，根据实验原理图所示相应参数，写出系统的开环，闭环传递函数。计算开环对数幅频特性和相频特性，幅值穿越频率ωc，相位裕度γ，按“校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统。 2．观测校正前、后的时域特性曲线，並测量校正后系统的相位裕度γ′、超调量Mp、峰值时间tP。 3．改变 “校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统，画出其系统模拟电路图和阶跃响应曲线，观测校正后相位裕度γ′、超调量Mp、峰值时间tP填入实验报告。 （四）、实验原理： 超前校正的原理是利用超前校正网络的相角超前特性，使中频段斜率由-40dB/dec变为-20 dB /dec并占据较大的频率范围，从而使系统相角裕度增大，动态过程超调量下降；并使系统开环截止频率增大，从而使闭环系统带宽也增大，响应速度也加快。超前校正网络的电路图及伯德图见图3-3-1。 图5-1 超前校正网络的电路图及伯德图 超前校正网络传递函数为： （5-1） 网络的参数为： ， （5-2） 在设计超前校正网络时，应使网络的最大超前相位角尽可能出现在校正后的系统的幅值穿越频率ωc′处，即ωm ωc′。 网络的最大超前相位角为： 或为： （5-3） 处的对数幅频值为： （5-4） 网络的最大超前角频率为： （5-5） 从式（3-3-1）可知，接入超前校正网络后被校正系统的开环增益要下降a倍，因此为了保持与系统未校正前的开环增益相一致，接入超前校正网络后，必须另行提高系统的开环增益a倍来补偿。 实验原理及实验设计： 图5-2 未校正系统模拟电路图 超前校正网络的设计： 串联超前校正后系统频域特性测试的模拟电路图见图5-3。 图5-3串联超前校正后系统频域特性测试的模拟电路图 图5-3串联超前校正后系统的传递函数为： 图5-4校正网络（部分）连线示意图 （五）、实验方法与步骤 1、根据原理图构造实验电路。 2、分别测量校正前、校正后的时域响应波形和数据。 3、分别测量校正前、校正后的频域特性曲线及相位裕度γ′、超调量Mp等参数。 3、将所测得的数据填入实验数据表中。 （六）、记录实验数据： 相位裕度γ′ （设计目标） 测 量 值 相位裕度γ′ 谐振峰值 Mp % 峰值时间 tp 上升时间 ts 超调量 % 调节时间 tS 50° 40° 60° 70°