自动控制实验报告五连续系统串联校正

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. EL-AT-HI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 c lllf 图5-1超前校正电路图 (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。 (2)系统结构图如图5-2 图中 Gc2 (s)= 2 .串联滞后校正 图5-2超前校正系统结构图 Gc1 ( s) =2 2 ( 0.055S+1 ) 0.005S+1 (1)模拟电路图如图5-3，开关s断开对

2、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 28 / 18 图中 Gc1(s) =10 10 (s+1) Gc2 (s)= 11s+1 3 串联超前一滞后校正 (1) 模拟电路图如图5-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前一滞后校正 1OOK lOOKlOnf SOK VD1 图5-5超前一滞后校正模拟电路图 (2)系统结构图示如图5-6。 图5-6超前一滞后校正系统结构图 图中Gc1 (s) =6 6 (1.2S+1 )( 0.15S+1 ) Gc2 (s)= (6s+1)( 0.05S+1 ) 四、实验步骤 1.

3、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

4、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中: 超前 校正系统 指标 校正前 校正后 阶跃响应曲线 S % 51.1 11.8 Tp （秒） 166 118 Ts （秒） 1152 154 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

5、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。 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 S % 67.2 11.53 Tp （秒） 213 439 Ts （秒） 2529 529 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

6、下拉列表中选择实验五五、连续系统串联校正。鼠标单击创按钮， 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。 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 S % 69.1 22.6 Tp （秒） 130 201 Ts （秒） 1615 570 阶跃响应曲线图: 串联超前校正前: X1 1 丄1工 -151 573 串联超前校正后: 串联滞后校正前: 串联滞后校正后: 串联超前一滞后校正前: 串联超前一滞后校正

7、后: 6oodc6dqo 0 4 口 Cd 30M -1DC0 -2DCO lU.O JOOdi驷口bODO -3DC-C! 叫口 t 口 ddoloo 口 q h WLERZ： K IM- mV 电 ions mV :its口口 f iitii mi 1DCC Xl Y1 刃口 ：2 JrPH? Tg sat 179 五、实验报告 书本上错误的方程： 串联超前校正校正前: 40 G(s)= 舅匚 1) Wc=13.7rad/s, natre- LILIV勺Jrs迈s 串联滞后校正校正前: 100 G(s)= s(0.05s + 1) (0/ls t 1) Wc=16.3rad/s 50 Fr

8、wOuiriCYlrilrdlW I BodelDiegram Gm Inf dS (at Inf radsac) a Rn 16.4 dag (at 17 racUsec) 601 20 o 20 w1101io: Frequency (radQG) 35 Bode Diagrain Gm - hf dB (at Inf radfeec, Pm = 1E.4 deg (art 17 rad/seG) 5 3 - FE蛊邮rd 402002040衍 o 1 0 串联滞后校正校正前： 50 G(s)= 悩(0.05 + 1) (D.lw f 1) Wc=17.7rad/s V=-14 度; Bo

9、de DiagraiTi Gm = -4.ii4d0Cal 1-1 rad/secj, Pm = -13 de Cat 18 rad/sec) o o (Bmp)V炖更 Q 1O110 Freqwericy (iradfesc) o o SO 5 3 o 8 5 2 2 - 1O? Pode Diagram dB (si 14.1 radteecj . Prn = -13 deg 18 rad/eec) 50 一 一一r 1b iii i T 11111111 I J i ws-_ ii :System: sys ；! Frequenoy (rad/sec)： 1 7.7 ! Mitude(d

10、B); 0.369 11II11I 11 1l 11 Iii |i I,! | IIlli 1ll1111I 1i - Sygtem: ys Frequency (radsec); 18 4 s 1 1 PViasecte：-194 Ii i i i i 1iiIII i 丄1 ijii!= 101 Frecjuency (rad/ec) 串联超前一滞后校正校正前: 60 G(s)= 鮭(0,01 囂 + 1)0匕 f 1) Wc=18.6rad/s; V=11 度 -150 90 Bode Diagram Qr - 5.26 tG (at 31.6 rai/sftc) , Pm = 10.3

11、 deg (at 23 r*d/se*) 100 50 00 135 -160 Phasedeg): -166 :j 10 10 10* 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 3 C 及 V。 串联系统超前校正后: 书本上错误的公式： G(s)= 40(0.005s + 1) HO 為 + 1)(005 + 门 Wc=15.8rad/s V=54 度; 1；3| 10 10 10 10 Frequency (racVsec) o o o 5 1 o o 9 5 3 6岂 gBLId 10 纠正后: 20(0215s + 3) G(s)= s(02s

12、+ 1)(0.005 + 1) Wc=25rad/s V=65 度 Bode Di自gr测 Qm = Ini dB (sri Inrf radjteec) , ffm = 84J8 deg (si 24.1 rad/sec) 50 50 10 5 3 1 - o o o 9 1 - 6aSSBLId 10_， Frequency Crad/sec) Bode OiBam Frequency (radJbei3) asacaBFd 串联滞后校正后： 书本上错误的公式: 100(s+ 1) G(s)= s(0.05s + l) (0.1s+ 1) (11s+ 1) Wc=7.21rad/s V=1

13、; o o ligur&22 I p I I 5 0 5 了 8 2 112 - OT3SvwnLId o -2 W3 -I0_ I 101口10 Fretidericy (rad/sert 纠正后: 50(s + 1) G(s)=囂(0一05$ + 1) (0.1s + 1) (6芳 + 1) Wc=6.83rad/s V=31 度； Boris Diagram Gm = 9.9S dB fet 13二 rsd/sec) , Pm = 305 deg (at 6.65 redfeec 100 o o 5 5 n_ 1 - 鲁口casw 10_1 10 G Frequency (radJfee

14、c) 10=io3 ”任 -150 -160 -270 10 串联超前一滞后校正后: 60(1.2$ + l)(015s + 1) G(s)= 幺0-01 + 1) (O.ls + l) (6$ +l)(005s+1) Wc=13.2rad/s V=56.5 度。 Do -1 figure32 00903590 1 _ 1 1 - - - System： Freciuency (rsd/sec): 13.2 Magnitude (d日1 0j025 225 10 10 1011旷1O3 Frequency (rad/sec) 串联超前校正后的网络参数: a=0.108 35 Ecw? Disgram Gm = Inf | Prn - Inf 25 30 System: s/s rrequncy (rtdfte匚)；25 Phase (deg): 53.8 10 10 10 10 10 10 Frequency (rad/5ec) 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