串联系统校正实验报告.docx

3.3线性系统的校正与状态分析 3.3.1频域响应发串联超前校正 -实验目的 了解和掌握超前校正的原理。 掌握利用闭环和开环的对数副频和相频特性完成超前校正网络的参数的计算。 掌握在被控系统中如何串入超前校正网络，构成性能满足指标的新系统的方法。 二实验内容及步骤 观察被控系统的闭环和开环的对数副频和相频特性、幅值穿越频率、相位余度，按校正后系统的相位余度要 求，设计矫正参数，构成矫正后系统。 观察校正前后的时域特性曲线，并测量校正后的相位余度、超调量、峰值时间。 按实验要求改变相位余度要求，计算相关参数填入实验报告。 （1）未校正系统的时域特性曲线的测试 未校正系统图如下。 本实验用B5作为信号发生器，OUT输出施加于被测系统的输入端 Ui。观察OUT从0V 到2.5V时被测系统的时域特性。 实验步骤： 按表格接线。 在显示与功能选择（D1）单元中，选择“矩形波”。 量程开关S2置下，调节“设定电位器 1 ”，使脉宽＞3秒。 调节B5单元的“矩形波调幅”使电位器矩形波输出电压 =2.5V。 模块号短接座号1 模块号 短接座号 1 A1 S4 S8 2 A2 S2 S11 S12 3 A3 S8 S9 4 A6 S4 S8 S9 5 B5 S-ST 实验接线如下表所示 1 信号输入 B5(OUT)-A1(H1) 2 运放级联 A1(OUT)-A2(H1) 3 A2A(OUTA)-A6(H1) 4 负反馈 A6(OUT)-A1(H2) 5 运放级联 A6(OUT)-A3(H1) 6 示波器连接 X1 A3(OUT)-B3(CH1) B5(OUT)-B3(CH2) 运行、观察、记录： 运行LABACT软件，选择对应的模拟电路的构成，选择线性系统的校正，用 CH1观察系统输出信号 待波形完后后用游标测量超调量、峰值时间、调节时间。超调量 =56.4%、峰值时间tp=0.32S （2）未校正系统的频域特性的测试 本实验用D/A转换单元（B2 ）作为信号发生器，实验开始后，频率特性扫描点设置”表中根据自己的需要 填入各个扫描点的频率， OUT2输出施加于被测系统的输入项 r（t），然后分别测试被测系统的输出信号的 闭环对数幅值的相位。 ①实验接线如下表所示模块号短接座号 ①实验接线如下表所示 模块号 短接座号 1 A1 S4 S8 2 A2 S3 S11 3 A3 S1 S6 4 A6 S4 S8 S9 5 B5 S-ST 1 信号输入 B2(OUT2)-A1(H1) 2 运放级联 A1(OUT)-A2(H1) 3 A2A(OUTA)-A6(H1) 4 负反馈 A6(OUT)-A1(H2) 5 运放级联 A6(OUT)-A3(H1) 6 相位测试 A8(COUT1)-B8(IRQ6) 7 副值测量 A3(OUT)-B7(IN4) 8 相位测试 A3(OUT)-A8(CIN1) 运行、观察、记录： 运行LABACT软件，选择对应的模拟电路的构成，选择二阶系统，在弹出的“频率特性扫描点设置”表中 根据自己的需要填入各个扫描点的频率，本试验选择 0.1Hz为分辨率。在未校正系统的相频特性曲线上测 得为校系统的相位余度 丫 =18.9 °穿越频率 Wc=9.4rad/s 超前校正网络的设计 在未校正系统模拟电路的开环性频特性曲线上侧得未校正系统的相位余度 丫 =18.9 °。 如设计要求校正后系统的相位余度 丫 =52。，则网路的最大超前相位角为： 0 m= 丫 — y + △ =52 ° — 19° +9 ° =42° Sin $ m=0.67 其中一般 5° A 10 ° 后由式 a = (1+sin $ m)*( 1 — sin $ m)求得 a 。 计算最大超前相位角 $ m处的对数副频值为：Lc ( $ m) =10lg a。 所以找出在系统开环特性曲线上 Lc= — Lc ( $ m)的点，该角频率应是网络的最大超前频率。也是串联 超前校正后系统的零分贝频率 3 c。 由公式可计算串联超前网络参数： T=1/ ( 3 m*sqrt (a))。 计算当C=1u时，R4、R5的大小。 为补偿因接入校正网络系统放大倍数下降 a倍，因此要接入开环增益为 a的放大器。 串联超前校正后系统的频域特性的测试 模块号短接座号1 模块号 短接座号 1 A1 S4 S8 2 A2 S3 S11 3 A3 S1 S6 4 A5 S3 S7 5 A6 S4 S8 S9 6 B5 S-ST 7 A10 S1 实验步骤 ①实验接线如下表所示 1 信号输入 B2(OUT2)-A1(H1) 2 运放级联 A2A(OUTA)-A6(H1) 3 A6(OUT)-A3(H1) 4 负反馈 A6(OUT)-A1(H2) 5 相位测试 A3(OUT)-A8(CIN1)