自动控制原理实验六串联校正网络.doc

东南大学自动控制实验室 实验报告 课程名称.? 自动控制原理实验 实验名称： 实验六串联校正研究 院（系）：自动化学院专 业：自动化 姓 名： 学 号： 实验室： 实验组别： 同组人员： 实验时间： 2017/12/22 评定成绩： 审阅教师： TOC \o 1-5 \h \z HYPERLINK \l bookmark1 \o Current Document \h 实验目的和要求 3 3 HYPERLINK \l bookmark3 \o Current Document \h 实验方案与实验步骤 3 HYPERLINK \l bookmark4 \o Current Document \h 实验设备与器材配置 4 魏職 4 HYPERLINK \l bookmark12 \o Current Document \h 预习与回答 10 HYPERLINK \l bookmark15 \o Current Document \h 实验结论 13 实验目的和要求 熟悉串联校正的作用和结构 掌握用Bode图设计校正网络 在时域验证各种网络参数的校正效果 二.实验原理 本校正采用申联校正方式,即在原被控对象申接一个校正网络，使控制系统满足性能指标。 由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正” 调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见 下图。 工程上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网 络放置在反馈回路上也很常见。 本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后网种 串联校正网络，这叫个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验叫种校正效 果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会没计校正网络。 三.实验方案与实验步骤 不接校正网络，即Gc(S)=l,如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释； 接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释； 接人滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释； 接人超前校正网络，如图4-4。巾于纯微分会带来较大噪声，在此校正网络前再串接1K Q电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode阁解释； 接人超前-滞后校正网络，如图4-5,此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网 络，即PID调节器。网络前也串接1KQ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释； 中联校正接线ffl乎?b 摩甌校iECcCS)敗寧表.KiUJ四.实验设备与器材配iaH?- 中联校正接线ffl 乎?b 摩甌校iECcCS) 敗寧表. KiUJ 四.实验设备与器材配 ia H?- 10 HH 430?炤脏 ￥i 感AfflPID校正 THBDC-1实验平台 THBDC-1虚拟示波器 实验记录 (1)不接校正网络，即Gc(S)=l,如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释; 阶跃响应曲线: 阶跃响应曲线: 50?1000-90?180?270101 50 ?100 0 -90 ?180 ?270 101 10° 10 102 103 Frequency (rads) O考 csxa 分析：精度方面，由于初始斜率为0,原系统存在稳态误差；稳定性方面，存在一定的超 调量，频带-20db斜率段折线长度有限，相角裕度一般；响应时间方面，穿越频率较小，响应 时间较长。 (2)接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode阁解释; 接入参数不准确的滞后校正网络后，闭环传递函数为： C?2(S) = 10.2 C?2(S) = (0.25+l):(0.094s +1)(0.05 E + 1) 500?50?100-150Frequency (rad/s)O)Q-O eseqCL阶跃响应曲线: 50 0 ?50 ?100 -150 Frequency (rad/s) O)Q-O eseqCL 阶跃响应曲线: 分析：精度方面，初始斜率为0,新系统存在稳态误差；稳定性方面，存在一定的超调 量，相角裕度为负，Bode图巾频带-20db斜率段折线长度有限，对应截止频率的相角为负系统 根本不稳定；响应时间方面，由于穿越频率更小了，响应时间比原系统还要长。所以得到的阶 跃响应预计表现比原系统还要差。 接人滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释; 接入滞后校正网络后，闭环传递函数为： C?3(S)= C?3(S)= (0.2s + 1X0.094?+1)(0.0515 + l)(4s +1) 5000p apnleOJezsa