自动控制实验报告五-连续系统串联校正

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1EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2计算机一台三、实验内容 1串联超前校正（1）系统模拟电路图如图5-1，图中开关S断开对应未校情况，接通对应超前校正。 图5-1 超前校正电路图 图5-1 超前校正电路图（2）系统结构图如图5-2 图5-2 超前校正系统结构图图中Gc1（s）=22（0.055s+1） Gc2（s）=0.005s+1 2串联滞后校正（1） 模拟电路图如图5-3，开关s断开对应未校状态，接通对应滞后校正。 图5-3 滞后校正模拟电路图 （2）系统结构图示如图5-4 图5-4 滞后系统结构图图中Gc1(s）=1010（s+1） Gc2（s）= 11s+1 3串联超前滞后校正（1） 模拟电路图如图5-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前滞后校正。 图5-5 超前滞后校正模拟电路图（2） 系统结构图示如图5-6。 图5-6超前滞后校正系统结构图 图中 Gc1（s）=66（1.2s+1）（0.15s+1） Gc2（s）= （6s+1）（0.05s+1）四、实验步骤1.启动计算机，在桌面双击图标 自动控制实验系统 运行软件。2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使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5-1)。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五五、连续系统串联校正。鼠标单击按钮，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sp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中： 超前校正系统指标校正前校正后阶跃响应曲线%51.111.8Tp（秒）166118Ts（秒）1152154滞后校正：7.连接被测量典型环节的模拟电路(图5-3)。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，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。8.开关s放在断开位置。9.在实验项目的下拉列表中选择实验五五、连续系统串联校正。鼠标单击按钮，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sp和调节时间ts。10.开关s接通，重复步骤9,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表中：滞后校正系统指标校正前校正后阶跃响应曲线%67.211.53Tp（秒）213439Ts（秒）2529529超前-滞后校正11.连接被测量典型环节的模拟电路(图5-5)。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，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。12.开关s放在断开位置。13.在实验项目的下拉列表中选择实验五五、连续系统串联校正。鼠标单击按钮，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sp和调节时间ts。14.开关s接通，重复步骤13,将两次所测的波形进行比较。并将测量结果记入下表中：超前-滞后系统指标校正前校正后阶跃响应曲线%69.122.6Tp（秒）130201Ts（秒）1615 570阶跃响应曲线图：串联超前校正前：串联超前校正后：串联滞后校正前：串联滞后校正后：串联超前滞后校正前：串联超前滞后校正后：五、实验报告书本上错误的方程：串联超前校正校正前：G(s)= Wc=13.7rad/s,串联滞后校正校正前：G(s)= Wc=16.3rad/s 纠正错误： 串联超前校正校正前：G(s)= Wc=16.7rad/s V=17度;串联滞后校正校正前：G(s)= Wc=17.7rad/s V=-14度;串联超前滞后校正校正前：G(s)= Wc=18.6rad/s;V=11度 2. 计算串联超前校正装置的传递函数 Gc（s）和校正网络参数，并求出校正后系统的c及。串联系统超前校正后：书本上错误的公式：G(s)= Wc=15.8rad/sV=54度;纠正后：G(s)= Wc=25rad/sV=65度串联滞后校正后：书本上错误的公式：G(s)= Wc=7.21rad/sV=1;纠正后：G(s)= Wc=6.83rad/sV=31度;串联超前滞后校正后：G(s)= Wc=13.2rad/sV=56.5度。串联超前校正后的网络参数：a=0.108校正装置的作用：串联超前校正装置：可以看到超调量明显减小，从原来的51.1%变成11.8%，系统的带宽增加了，系统的响应速度提高。原有的稳态精度不变。此装置将高频段抬高，系统的抗干扰能力有所降低。串联滞后校正装置：从图可以看出系统的稳态精度不该变，高频段对数幅值下降，抗干扰性能提高，系统有了足够的幅值裕度和65度的相位裕度。系统的超调量也明显减小，从原来的67.2%到校正后的11.53，因幅值穿越频率增大，所以响应速度变慢。串联超前滞后校正装置：从图可以看出此装置既能加快系统的响应速度，又有良好的稳态精度。此装置综合了串联超前校正装置和串联滞后装置的优点，可以满足更高的性能指标要求。但系统比较复杂。