自动控制理论实验汇报.doc

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1、HarbinInstituteofTechnology姓名：　学号：课程名称：　　　实验名称：实验序号：实验日期：实验室名称：同组人：实验成绩：总成绩：教师评语：教师签字：年月日采用PI的串联校正、具有微分负反馈的反馈校正实验一、实验目的：1．了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响；2．验证频率法校正是否满足性能要求；3．按给定性能指标，对固有模拟对象运用并联校正对数频率特性的近似作图法，进行反馈校正；4．用实验验证理论计算结果；5．熟悉期望开环传递函数为典型Ｉ型的参数计算及微分反馈校正调节器的实现。二、实验要求：1．观测未校正系统的稳定性及

2、瞬态响应；2．观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。三、实验原理、内容及步骤（一）采用PI的串联校正实验1．原系统的原理方块图校正前系统的方框图如图1所示图1校正前系统的方框图要求设计PI串联校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型II型并使系统满足下列指标：校正网络的传递函数为：校正后系统的方框图如图2所示图2校正后的方框图2．系统校正前后的模拟电路图图3系统校正前的模拟电路图图4系统校正后的模拟电路图3.实验内容及步骤（1）测量未校正系统的性能指标。准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(

3、t)接至示波器。步骤：按图3接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调整时间Ts，记录曲线及参数。（2）测量校正后系统的性能指标。准备：设计校正装置参数；由，，可得，取，其中，则取，则有因此各参数的取值分别为：=92.7K　C=6.47u　=250K　　=50K步骤：按图4接线，加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调整时间Ts，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线、参数值并适当调节参数值。记录达标的校正装置的实测曲线及参数。（二）具有微分负反馈的反馈校正1．原系统的原理方块图已知未校正系统的方框图如图5所示图5未校

4、正系统的方框图要求设计具有微分校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型I型，并使系统满足下列指标：放大倍数：　　闭环后阻尼系数：　超调量：　　调整时间：　　校正网络的传递函数为：校正后的方块图如图6所示图6校正后的方框图2．系统校正前后的模拟电路图图7系统校正前的模拟电路图图8系统校正后的模拟电路图3．实验内容及步骤（1）测量未校正系统的性能指标。准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(t)接至示波器。步骤：按图7接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，记录曲

5、线及参数。（2）测量校正系统的性能指标。准备：设计校正装置参数根据给定性能指标，设期望开环传递函数为因闭环特征方程为：或　　　故　　　因为微分反馈通道的Bode图是期望特性Bode图的倒数，所以微分反馈通道的放大倍数为期望特性的放大倍数的倒数，即1/19。而微分反馈通道传递函数的时间常数取期望特性时间常数T的二倍，为80。因此反馈通道的传递函数为：根据上式中各时间常数值，图8中按以下参数设定，微分反馈对系统的性能有很大的改善。取=100K，则故微分负反馈校正装置各参数分别为：R1=100KR2=24KC=0.526u步骤：按图8接线，加入阶跃电压，观

6、察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线、参数值并适当调节参数及W1值。记录达标的校正装置的实测曲线及参数。四．实验现象及分析（一）采用PI的串联校正实验a.校正前系统阶跃响应曲线如图9所示图9校正前系统阶跃响应曲线校正前系统是稳定的，加入阶跃电压，系统的超调量为，调整时间为，超调量过大，系统动态性能差，调节时间短，能够快速达到稳态，稳态误差为0。b.校正后系统阶跃响应曲线如图10所示图10校正后系统阶跃响应曲线加入PI校正装置后，输入阶跃电压，系统的超调量为，调整时间为，和校正前相比，超调量明显减小

7、，虽然调节时间有所上升，但仍能满足期望要求，系统动态性能提高，稳态误差依然为0。（二）具有微分负反馈的反馈校正a.未校正前，系统的阶跃响应曲线如图11图11未校正系统阶跃响应曲线校正前系统是稳定的，加入阶跃电压，系统超调量为，调整时间为，超调量过大，调节时间过长，系统动态性能差，经过较长时间才能够达到稳态，稳态误差为0。b.校正后，系统的阶跃响应曲线如图12图12反馈校正后系统阶跃响应曲线加入微分负反馈装置后，输入阶跃电压，系统超调量为，调整时间为，和校正前相比，超调量和调整时间都明显减小，系统动态性能提高，系统能够快速到达稳态，稳态误差依然为0。五

8、．思考题1．试推导典型II型开环放大倍数与中频宽、的关系。答：2．在本实验的典型II型系统校正外，还有没有其