串联系统校正实验报告

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1、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一实验目的1.了解和掌握超前校正的原理。2.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。3.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1.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。2.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。3.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

2、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：①按表格接线。②在显示与功能选择（D1）单元中，选择“矩形波”。③量程开关S2置下，调节“设定电位器1”，使脉宽>3秒。④调节B5单元的“矩形波调幅”使电位器矩形波输出电压=2.5V。实验接线如下表所示模块号短接座号1A1S4S82A2S2S11S123A3S8S94A6S4S8S95B5S-ST1信号输入B5(OUT)->A1(H1)2运放级联A1(OUT)->A2(H

3、1)3A2A(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X1A3(OUT)->B3(CH1)B5(OUT)->B3(CH2)⑤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

4、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1A1S4S82A2S3S113A3S1S64A6S4S8S95B5S-ST1信号输入B2(OUT2)->A1(H1)2运放级联A1(OUT)->A2(H1)3A2A(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

5、(CIN1)②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γ=18.9°穿越频率Wc=9.4rad/s（3）超前校正网络的设计①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γ=18.9°。②如设计要求校正后系统的相位余度γ=52°，则网路的最大超前相位角为：φm=γ'—γ+Δ=52°—19°+9°=42°Sinφm=0.67其中一般

6、5°<Δ<10°③后由式α=（1+sinφm）÷（1—sinφm）求得α。④计算最大超前相位角φm处的对数副频值为：Lc（φm）=10lgα。⑤所以找出在系统开环特性曲线上Lc=—Lc（φm）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ωc'。⑥由公式可计算串联超前网络参数：T=1/（ωm*sqrt（α））。⑦计算当C=1u时，R4、R5的大小。⑧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。（4）串联超前校正后系统的频域特性的测试实验步骤①实验接线如下表所示模块号短接座号1A1

7、S4S82A2S3S113A3S1S64A5S3S75A6S4S8S96B5S-ST7A10S11信号输入B2(OUT2)->A1(H1)2运放级联A2A(OUTA)->A6(H1)3A6(OUT)->A3(H1)4负反馈A6(OUT)->A1(H2)5相位测试A3(OUT)->A8(CIN1)6相位测试A8(COUT1)->B8(IRQ6)7副值测量A3(OUT)->B7(IN4)8跨接元件(1u)元件库A11中直读式可变电阻跨接到A1(OUT)和A10(IN+)之间9跨接元件(38.7K)元件库A11中直读式可变电阻跨接到A10(

8、IN+)和GND之间10跨接元件(155K)元件库A11中直读式可变电阻跨接到A1(OUT)和A10(IN+)之间11运放级联A10(OUT)->A5(H1)12运放级联A5B(OUTB)->A2(H1)②运行、观察、记