连续系统串联校正.docx

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1、实验五连续系统串联校正一、实验目的1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。2.对给定系统进行串联校正设计，并通过模拟实验检验设计的正确性。二、实验仪器1．自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理系统的设计与校正设计控制系统的目的，是将构成控制器的各元件与被控对象适当组合起来，使之满足表征控制精度、阻尼程度和响应速度的性能指标要求。如果通过调整放大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标，就需要在系统中增加一些参数及特性可按需要改变的校正装置，使系统性能全面满足设计要求。这就是

2、控制系统设计中的校正问题。按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统校正方式可分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正。而按照控制装置在系统中的作用，又可采用比例、积分、微分等基本控制规律，以及这些控制规律的组合。超前校正：目的是改善系统的动态性能，以实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。实现的方法是在系统的前向通道中增加一超前校正装置。可见，超前校正的使用范围主要是针对系统原有的静态性能基本满足要求，而动态性能不能满足设计要求的系统。特点是一个高通滤波器。对频率在1→1之间的输

3、入信号有明显的微分作用，在该频T2T率范围内输出信号的相角比输入信号的相角超前。采用超前校正时，整个系统的开环增益要下降a倍（a为分度系数），因此需要提高放大器增益加以补偿。用频率法对系统进行超前校正的基本原理是，通过其相位超前特性来增大系统的相角裕度，改变系统开环频率特性，并使校正装置最大的相位超前角m出现在系统新的截止频率c处，使校正后系统具有如下特点：低频段的增益满足稳态精度的要求；中频段对数幅频特性的斜率为-20dB/dec，并具有较宽的频带，使系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速

4、衰减，以减少噪声的影响。滞后校正：目的与超前校正相反，如果一个控制系统具有良好的动态性能，但其静态性能指标较差（如静态误差较大）时，则一般可采用滞后校正装置，使系统的开环增益有较大幅度1的增加，而同时又可使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。特点（1）输出相位总滞后于输入相位，这是校正中必须要避免的；（2）它是一个低通滤波器，具有高频衰减的作用；（3）利用它的高频衰减作用（当1c前移，），使校正后系统的开环截止频率从而达到增大相角裕度的目的。滞后校正的原理：利用滞后校正装置的低通滤波器特性

5、，使它在基本不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统的开环频率特性中频段和高频段增益降低，从而使截止频率c前移，达到增加系统相角裕度的目的。滞后、超前校正：目的是对控制系统的静态性能和动态性能均有较高要求时，采用滞后、超前校正。应用频率法设计滞后、超前校正装置，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相角裕度，以改善其动态性能；利用它的滞后部分来改善系统的静态性能。采用这种组合校正方式，通过对校正装置参数的合理配置，可使滞后部分的低通特性克服超前部分引起的频带增宽、易受高频噪声的影响，同时利用

6、超前部分来补偿因滞后部分产生的相位滞后对系统动态性能所产生的不良影响。四、实验内容1．串联超前校正（1）系统模拟电路图如图4-1，图中开关S断开对应未校情况，接通对应超前校正。图4-1超前校正电路图（2）系统结构图如图4-2图4-2超前校正系统结构图2图中Gc1（s）=3Gc20.205s10.005s12．串联滞后校正（1）模拟电路图如图4-3，开关s断开对应未校状态，接通对应滞后校正。图4-3滞后校正模拟电路图（2）系统结构图示如图4-4图4-4滞后系统结构图图中Gc1(s）=5Gc23．

7、串联超前—滞后校正5s16s1（1）模拟电路图如图4-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前—滞后校正。图4-5超前—滞后校正模拟电路图（2）系统结构图示如图4-6。3图4-6超前—滞后校正系统结构图图中Gc1（s）=6Gc2五、实验步骤6(1.2s1)(0.15s1)(6s1)(0.05s1)1.启动计算机，运行“自动控制实验系统”软件。2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,确保实验箱与计算机通信正常后才可以继续进行实验。超前校正：3.连接被测量典型环节的模拟电路(图4-1，该电路只做

8、为参考，学生可根据实际自行设计该超前校正电路)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。4.开关s放在断开位置。5.在实验项目的下拉列表中选择实验“连续系统串联校正”。点击运行按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，并记录超调量p和调节时间ts。6.开关s接通，重复步骤5,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表