东南大学 实验六 串联校正研究 实验报告

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1、《自动控制原理》实验报告学号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）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：417实验组别：同组人员：实验时间：2016年12月27日评定成绩：审阅教师：12《自动控制原理》实验报告学号目录一.实验目的·····················································3二．实验原理·····················································3三.实验设备···························

2、··························3四、实验线路·····················································3五、实验步骤·····················································4六、预习与回答···················································8七、报告要求····················································1112《自动控制原理》实验报告学号一、实验目的（1

3、）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）本校正采用串联校正方式，即在原被控对象串接一个校正网络，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。被控对象H(S)校正网络Gc(S)设定（2）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、

4、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。三、实验设备THBDC-1实验平台THBDC-1虚拟示波器四、实验线路12《自动控制原理》实验报告学号五、实验步骤（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；图5.1原系统分析：稳定裕度较小，系统的稳定性不高，由实验曲线可见，调节时间很长，而且振荡比较严重。12《自动控制原理》实验报告学号性能指标：Ui=1.00V，Uo=0.91V超调量：δ=1.682-0.910

5、.91×100%=84.83%响应时间：ts=20.3s稳态误差：ess=1-0.910.91×100%=9.89%（2）接入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；图5.2参数不正确校正分析：稳定裕度过小，系统的稳定性很差，由实验曲线可得系统不稳定。（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；12《自动控制原理》实验报告学号图5.3滞后校正分析：稳定裕度很理想，系统的稳定性好。由实验曲线可得，调节时间比较长，瞬态性能不是特别理想。性能指标：Ui=1.00V，Uo=0.913V超调量：δ=1.038-

6、0.9130.913×100%=13.7%响应时间：ts=2.6052s稳态误差：ess=1-0.9130.913×100%=9.53%（4）接入超前校正网络，如图4-4。由于纯微分会带来较大噪声，在此校正网络前再串接1KΩ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；12《自动控制原理》实验报告学号图5.4滞后校正分析：稳定裕度很理想，系统的稳定性好。 有实验曲线可得，系统调节时间较短，瞬态性能较理想，但稳态精度一般。性能指标：Ui=1.00V，Uo=0.922V超调量：δ=1.085-0.9220.922×100%=17.7%响应时间：ts=0.397s稳态误差：es

7、s=1-0.9220.922×100%=8.46%（5）接入超前-滞后校正网络，如图4-5，此传递函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1KΩ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；12《自动控制原理》实验报告学号图5.5PID校正分析：稳定裕度很理想，系统的稳定性好。 由实验曲线可得，调节时间较短，稳态精度高，瞬态性能和稳态性能都比较理想。性能指标：Ui=0.25V，Uo=0.25V超调量：δ=0响应时间：ts=0.1688s稳态误差：ess=0六、预习与回答（1）写出