自动控制原理实验六---串联校正网络

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1、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：一.实验目的和要求3二.3三.实验方案与实验步骤3四.实验设备与器材配置4五.魏職4六.预习与回答10七.实验结论13实验目的和要求1.熟悉串联校正的作用和结构2.掌握用Bode图设计校正网络3.在时域验证各种网络参数的校正效果二.实验原理(1)本校正采用申联校正方式,即在原被控对象申接一个校正

2、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。(1)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

3、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(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；(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图解释；(3)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；(4)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1KQ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode阁解释；(5)接人超前-滞后校正网络，如图4-5,此传递函

4、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»-10HH4<30«炤脏BO0¥i感AfflPID校正THBDC-1实验平台THBDC-1虚拟示波器五.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:50•1000-90•180•27010110°10102103Freque

5、ncy(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(0.25+l):(0.094s+1)(0.05E+1)500•50•100-150Frequency(rad/s)-O>eseq

6、CL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。(1)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)=10.2(0.2s+1X0.094?+1)(0.0515+l)(4s+1)50<

7、00p>apnleOJezsap}aseqQ.阶跃响应函数:to-分析：精度方面，由于初始斜率为0,所以新系统存在稳态误差：稳定性方面，比原系统有更少的超调量，更大的相角裕度，因为中频带-20db斜率段折线忪度比原系统长，对应截止频率的相角裕度较大，因此系统更稳定；响应时间方面，由于穿越频率更小，响应时间比原系统还要松。所以得到的阶跃响应存在稳态误差、稳定性比原系统好，比原系统响应吋间慢。(1)接人超前校正网络，如图4-4。由于纯微分会带來较大噪声，在此校正网络前再串接1KQ电阻，观察并记录阶跃响应

8、曲线，用Bode阁解释；接入超前校正网络后，闭环传递函数为：__10.2(0.13,1)——，(0.25+l)(0.094s+l)(0.05k+l)Bode图为:50BodeDiagran^-50召rufRPS-1000-90•180-27010110°101102103Frequency(rad/s)A5PIIQ.阶跃响应曲线:分析：精度方而，新系统存在稳态误差(初始斜率为0);稳定性方而，比原系统有更少的超凋量，更大的相角裕度，系统更稳定(中频带-20db斜率段折