实验五控制系统校正

实验五 控制系统校正Ⅰ.串联校正装置对系统性能（时域）的影响一.实验目的1.了解和观测串联校正装置对系统稳定性及瞬态性能的影响；2.验证设计的校正装置是否满足系统的性能要求；3.了解系统开环放大倍数对系统稳定性的影响。二.实验装置1.微型计算机；2.自动控制实验教学软件包。三.实验原理1.串联校正装置对系统稳定性及瞬态性能的影响，设单位反馈系统的结构如下图所示：①超前校正方案：②滞后校正方案：③超前——滞后校正方案：2.设计校正装置并验证设计的校正装置是否满足系统的性能要求①未校正系统的原理方块图如下图所示：②加上校正装置后系统的原理方块图如下图所示：四.实验内容及数据处理（一）串联校正对系统性能的影响测得数据如下表：GCs1，未校正前的系统性能指标①δ%=25时，K=1.2，ts=7.013图一②增大K，出现临界振荡，此时 K临界=11图二2.接入超前校正环节，即 GCs 0.6s 1，测试系统性能指标0.1s 1①保持K临界=11不变，此时δ%=50.4，ts=1.838图三②调节K，使δ%=25，此时K=5，ts=1.503图四3.去除超前校正，接入滞后校正，即设置GCs2.5s1，测试系统性能指标30s1①保持K临界=11不变，此时δ%=62.7，ts=15.37图五②调节K，使δ%=25，此时K=0.06，ts=114.6图六2.1s1s1，，测试系统4.去除滞后校正环节，接入超前—滞后校正环节，即GCs10.15s12s1性能指标①保持K临界=11不变，此时δ%=21.9，ts=3.564图七②调节K，使δ%=25，此时K=13.5，ts=2.705图八（二）串联校正装置的设计测得数据如下表：1.GCs 1，未校正前的系统性能指标， δ%=60.4， ts=2.677图九2.接入校正环节，即GCs0.5s1，测试系统性能指标，δ%=16.5，ts=0.26540.05s1图十五.思考讨论1）实验一中采用的几种校正装置，各有什么特点？如何选用校正装置的类型？答：超前校正装置：调节时间短，调节速度快，但稳定性不好；滞后校正装置：稳定性好，但缺点是调节时间太长，快速性不好；超前—滞后校正装置兼具了两者的优点，同时避开了两者的缺点，不仅稳定性好，调节时间也快。2）在实验一中，当开环增益倍数K等于原系统的K临界时，采用哪种校正方案使得系统的动态性能最好？答：由各个校正装置的响应曲线看，当开环增益倍数 K等于原系统的 K临界时，采用超前—滞后校正装置对系统的动态性能最好，超调量小，同时调节时间也短。3）在实验一中，当σ%=25时，采用哪种校正方案使得系统在斜坡输入信号作用下，系统的稳态误差最小？答：超前校正系统4）在实验内容二中，是采用什么校正方式？有何特点？答：超前校正装置。加入超前校正装置后调节时间变短，超调量减小。Ⅱ.串联校正装置对系统特性（频域）的影响一.实验目的深刻体会相位超前校正装置、相位滞后校正装置、相位滞后—超前校正装置对开环频率特性的影响及其对闭环系统的影响。二.实验装置1.微型计算机；2.自动控制实验教学软件包。三.实验内容1.相位超前校正—微分校正对开环频率特性的影响，取Gks7，校正1ss11s10.0771s1装置0.1=0.5）GCs（1s10.1GksGCsGks GCs2.相位滞后校正—积分校正对开环频率特性的影响，取21Gks2，校正装置ss0.5s1Ts1T=0.02（=10）GCs1TsGksGCsGks GCs3.相位滞后—超前校正—微分—积分校正对开环频率特性的影响，取20Gks，ss1s2T1s1T2s1=10）校正装置GCsT1=1.43T2=6.67（T1s11T2sGks GCsGks GCs四.数据处理（2）.对未校正前的系统进行频域性能分析（要求列出性能指标）（4）根据实验数据、曲线，对实验结果加以讨论、分析，得出实验结论。答：由上述实验数据以及曲线分析可知：超前校正装置的加入可以调节使系统稳定，增加系统的截止频率和穿越频率，增加系统的相角裕度减小系统的幅值裕度；滞后校正装置的加入可以调节使系统稳定，增大系统的截止频率和穿越频率，减小系统的相角裕度和系统的增大幅值裕度；滞后—超前装置加入可以调节使系统稳定，减小系统的截止频率，增大系统的穿越频率增加系统的相角裕度和减小系统的幅值裕度。五.思考讨论1）滞后—积分环节的校正，使频率较高部分幅值如何变化？可提高那一类系统的稳定性？答：滞后—积分环节的校正，使频率较高部分的幅值减小，可提高相位较大系统的校正。2）超前—微分环节的校正，使频率较高部分幅值如何变化？可提高哪一类系统的稳定性？答：超前—微分环节的校正，使频率较高部分的幅值增大，可提高相位较小系统的校正。3）相位滞后—超前—微分—积分校正对系统的性能会产生哪些影响？答：相位滞后—超前—微分—积分校正，主要是利用其超前部分提高相位较小系统的校正，增大其相角裕度；利用滞后部分提高相位较大系统的校正，增大系统的增大幅值裕度。Ⅲ.实验总结通过此次试验，了解了什么是相位超前校正、滞后校正、滞后超前校正，以及对对系统性