控制实验报告四线性系统串联校正.docx

控制实验报告四线性系统串联校正 实验报告 4 报告名称：线性系统串联校正 学号： 31301 04315 姓名：巴蒙 班级： 机电1302 实验成员：杨鹏飞一、实验目的 实验时间： 周五下午3: 15 1、熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态性能的影响。 2、掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。二、实验内容 1、观测未校正系统的稳定性和动态特性。 2、按动态特性要求设计串联校正装置。 3、观测加串联校正装置后系统的稳定性和动态特性，并 观测校正装置参数改变对系统性能的影响。 4、对线性系统串联校正进行计算机仿真研究，并 对 电路模 拟与数字仿真结果进行比较研究。 三、实验过程及分析 1、实验用未加矫正二阶闭环系统的方块图和模拟电路如下所示 G(S}= 5= 25 容易知道其开环传递函数为： 。心2S (0.5S + 1-) -( 0.5s +]) 则其闭环传递函数为：  W(S=)  G (.s) .50 矿 =n = J+ G(s)= s2+ 2s+ 50= s1+ 2存厌＋砬 I I 式子中???? = √50 = 7.07，ξ = 1 ???? = 0.141， 因此，未加矫正装置时系统的超调量为 63%，调节时间为 4s，静态速度误差 系数 K V 等于该Ⅰ型系统的开环增益为 25，单位是 1/s。 2、串联校正的目标 超调量 M ≤25% P 调节时间（过渡过程时间）t ≤1s s 校正后系统开环增益（静态速度误差系数）K ?25 1/s 1? 1?? 2 3、从对超调量要求可以得到 M p ? e ??? ? 25 % ，于是有 ? ? 0.4 。 由t ? 4 ?1s 可以得到? ? 4 。 s ?? n ? n 因为要求 K ?25 1/s，故令校正后开环传递函数仍包含一个积分环节，且放 V 大系数为 25。 设串联校正装置的传递函数为 D(s),则加串联校正后系统的开环传递函数为 D(s)G(s) ? D(s) 25 s(0.5s ?1) 采用相消法，令D(s) ? 系统的闭环传递函数为 W (s) ? D(s)G (s) ? 0.5s ? 1 （其中 T 为待确定参数），可以得到加校正后 Ts ? 1 25 T 1 ? D(s)G (s) s 2 ? 1 s ? 25 T T 对校正后二阶系统进行分析，可以得到 ? 2 ? 25 T n 2?? ?1 T n 综合考虑校正后的要求，取 T=0.05s ,此时 ? n ? 22.36 1/s, ? ? 0.45 ，它们都能满足校正目标要求。最后得到校正环节的传递函数为 D(s) ? 0.5 s ? 1 0.05 s ? 1 4、加校正后的模拟电路图如下所示： 5、实验图像 下图为未加矫正环节的实验图像（其坐标单位为 1000ms/div），可以看到系统超调量较大，调节时间很长，大概取 4 格坐标格，即约为 4s，最后的误差较难看出。 下图是校正后的实验图像（其坐标单位为 400ms/div），可以看出系统超调量明显减小，并且在这个图像中可以估计台调节时间为 1.5 格即 0.6s，说明满足要求，校正装置起到了预期的作用。 四、软件仿真 未加矫正环节时： 系统的开环伯德图 系统的闭环伯德图 系统的闭环对阶跃信号的响应 加上校正环节后： 校正环节的开环伯德图 校正后的系统对阶跃信号的响应 五、实验心得 通过这次实验，我们对线性系统的串联校正有了更深刻的了解，尤其是相消 法这种校正环节的设计方式，与在理论课中老师讲授的方法不同，开拓了我们的视野。