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自动控制原理线性系统串联校正实验报告五

目录

一、实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1理解线性系统串联校正的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2掌握串联校正装置的设计与实现方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3分析校正前后系统性能的变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

二、实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1线性系统基本特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.2串联校正装置的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.3校正装置参数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

三、实验设备与仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1实验设备清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.2仪器使用说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

四、实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

4.1系统搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

4.2校正装置设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

4.3系统测试与校正．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

4.4性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

五、实验数据记录与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

5.1实验数据记录表格．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

5.2数据处理与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

5.3结果讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

六、实验结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

6.1校正前后系统性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

6.2校正效果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

七、实验总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

7.1实验心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

7.2实验中遇到的问题及解决方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

7.3对实验原理和方法的进一步思考．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

一、实验目的

理解和掌握线性系统串联校正的基本原理和方法，包括比例-积分-微分（PID）控制器的设计与应用。

通过实验操作，加深对系统稳定性、动态性能和稳态性能的理解，以及如何通过校正提高系统的性能指标。

学习使用实验设备，如信号发生器、示波器、控制器等，进行线性系统的动态响应测试和参数调整。

培养实验操作技能，提高分析问题和解决问题的能力，为后续系统设计与优化打下坚实基础。

熟悉实验报告的撰写规范，提高实验报告的撰写能力。

1.1理解线性系统串联校正的原理

线性系统的串联校正是自动控制领域中的一种重要技术，它通过在系统的前向通道中引入额外的动态元件（即校正装置或补偿器）来改善系统的性能。校正装置与被控对象串联连接，因此得名“串联校正”。这种类型的校正可以实现多种控制目标，比如提高系统的稳定性、加快响应速度、减小稳态误差或者提升抗扰动能力等。

串联校正的基本思想是根据原始系统（未校正系统）的频率响应特性分析其不足之处，并设计一个具有互补特性的校正网络，使得两者结合后的整体频率响应满足预期的设计指标。校正网络通常是模拟电路或数字控制器的形式，它可以是比例-积分-微分（PID）控制器、滞后-超前校正网络、相位超前或相位滞后校正器等。

在校正过程中，工程师们会使用伯德图（BodePl