实验三 控制系统串联校正

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1、实验三控制系统串联校正一、实验目的1、了解和掌握串联校正的分析和设计方法。2.研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。二、实验内容1.设计串联超前校正，井验证2.设计串联滞后校正，并验证三、实验原理1．系统结构如图3-1所示：图3-1其中Gc(s)为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式由模拟机实现。2、系统模拟电路如图3-2所示：图3-23、未加校正时Gc(s)=14、加串联校正时Gc(s)=给a-2.44，T=0.26，则Gc(s)=5、加串联滞后校正时Gc(s)=给定b=0.12，T=83.33，则Gc(s)=四、数据记录及数据分析1、参

2、数设计R1=R2=510k,R3=R5=R6=1M,R4=250k;C1=C2=1uF2、阶跃响应曲线（1）未加校正External模式超调量为调整时间为（2）未加校正Normal模式超调量为调整时间为（3）超前校正Normal模式超调量为调整时间为（4）滞后校正Normal模式超调量为调整时间为3、波特图Matlab程序画出波特图：w=logspace(-1,1,200);Num=[];%[]内为待填参数Den=[];%[]内为待填参数G=tf(Num,Den);[x,y,w]=bode(G,w);margin(x,y,w)（1）未加校正模式，系统函数为G(s)=Nu

3、m=[4];Den=[110];由波特图可知：截止频率为1.88rad/s，相位裕度为由于，故系统不稳定。（2）串联超前校正模式，系统函数为G(s)=Num=[2.524];Den=[0.261.2610];由波特图可知：截止频率为rad/s，相位裕度为由于，故系统稳定。（3）串联滞后校正模式,，G(s)=Num=[404];Den=[83.3384.3310];由波特图可知：截止频率为rad/s，相位裕度为由于，故系统稳定。五、误差分析未加校正实验中，超调量的相对误差为：调整时间的相对误差为：都在误差允许范围之内。本实验误差很小，都在允许的范围之内，基本不影响实验结果

4、。实验中可能存在的误差因素如下：1、电阻、电容值由于时间、温度等因素影响，实际值与标称值存在一定误差，连接电路时采用万用表测滑动变阻器获取的阻值也存在误差；2、的测量中存在测量误差；3、在将模拟量和数字量的转换过程中存在误差,即A/D和D/A误差；4、外界的噪声，人员走动，导线接触不良等也会对实验有所影响。六、实验结论1、将未加校正与串联超前校正数据进行对比可知，串联超前校正后：(1)系统的调整时间由5.4s减小到1.92s,快速性加强；(2)系统超调量由44.435%减小到22.6%,相位裕度由28°增大到47°，截止频率由1.88rad/s增大到2.37rad/s，

5、系统稳定度增加，但抑制高频干扰的能力降低；2、将未校正与串联滞后校正数据对比可知，串联滞后校正后：(1)系统的调整时间由5.4s增大到15.12s,快速性减弱；(2)系统超调量由44.435%减小到20.075%,相位裕度由28°增大到55°，截止频率由1.88rad/s减小到0.45rad/s，系统稳定度降低，抑制高频干扰的能力增强了；3、将串联超前校正与串联滞后校正数据进行对比可知，串联滞后校正后：(1)系统的调整时间ts由1.92s上升到15.12s,快速性明显减弱；(2)系统超调量由22.6%减小到20.075%,相位裕度由47°增大到55°，截止频率由2.37

6、rad/s减小到0.45rad/s，系统稳定度提高抑制高频干扰的能力都增强了。4、由上述对比可知，对系统进行串联超前或滞后校正都能提高系统稳定度，虽然可以改善系统某些性能，但同时也会产生一些负面影响。因此，实际工作要视具体情况而定.需要提高快速性选择超前校正；需要提高抑制高频干扰能力则选择滞后校正。