连续系统串联校正实验报告

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划连续系统串联校正实验报告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-II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超前校正电路图系统结构图如图4-2图4-2超前校正系统结构图图中Gc1=3Gc2?2串联滞后校正模拟电路图如图4-3，开关s断开对应未校状态，接通对应滞后校正。?1?1图4-3滞后校正模拟电路图系统结构图示如图4-4图4-4滞后系统结构图图中Gc1(s）=5Gc2?四、实验步骤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。相角裕度?定义为180°加开环幅相曲线幅值1时的相角。对应于G(j?g)H(j?g)?1时的频率?c称为增益穿越频率，又称剪切频率或交界频率。在?c处，使系统达到临界稳定状态时所能接受的附加相位滞后角。即?180?G幅值裕度h定义在开环幅相曲线上，相角为-180°时对应幅值的倒数。幅值裕度是系统相对稳定性的另一度量指标。对应于开环频率特性的相角?(?g)=-180°时的频率?g处，称之为相位穿越频率或相角交界频率。此时开环幅值G(j?g)H(j?g)的倒数称为幅值裕度。即h?1G(j?g)H(j?g)上式表示系统在变到临界稳定时，系统的增益能增大多少。由奈奎斯特稳定判据可知，对于最小相位系统，其闭环稳定的充要条件是G二阶系统频域指标与时域指标的关系谐振峰值Mr?12?2(?)谐振频率?r带宽频率?b截止频率?c?n?2?2(?)?n?2?2?n2?4?2?4?4?4?4?2?2相角裕度?arctg?4?24?2?2?超调量?e?n或?cts?调节时间ts取=，误差带?=，ts?高阶系统频域指标与时域指标的关系谐振峰值Mr?1sin?超调量?(Mr?1)c(1?Mr?)调节时间tsts?K?K?2?(Mr?1)?(Mr?1)2(1?Mr?)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11之间的输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，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。特点输出相位总滞后于输入相位，这是校正中必须要避免的；它是一个低通滤波器，具有高频衰减的作用；利用它的高频衰减作用，使校正后系统的开环截止频率?c前滞后校正：7.连接被测量典型环节的模拟电路(图4-3，该电路只做为参考，学生可根据实际自行设计该滞后校正电路)。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，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电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超前校正电路图系统结构图如图5-2图5-2超前校正系统结构图图中Gc1=22Gc2=+1串联超前校正：实质是利用相位超前，通过选择适当参数使出现最大超前角时的频率接近系统幅值穿越频率，从而有效地增加系统地相角裕度，提高系统的相对稳定性。当系统有满意的稳态性能而动态响应不符合要求时，可采用超前校正。实验观测：校正前后系统响应超前校正前系统响应曲线超前校正后系统响应曲线2串联滞后校正模拟电路图如图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图5-4滞后系统结构图Gc1(s）=1010Gc211s+1串联滞后校正：利用校正后系统幅值穿越频率左移，如果使校正环节的最大滞后相角的频率远离校正后的幅值穿越频率而处于相当低的频率上，就可以使校正环节的相位滞后对相角裕度的影响尽可能小。特别当系统满足静态要求，不满足幅值裕度和相角裕度，而且相频特性在幅值穿越频率附近相位变化明显时，采用滞后校正能够收到较好的效果。实验观测：校正前后的系统响应滞后校正前系统响应曲线滞后校正后系统响应曲线3串联超前滞后校正模拟电路图如图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图5-6超前滞后校正系统结构图Gc1=66Gc2串联超前滞后校正：如果单用超前校正相角不够大，不足以使相角裕度满足要求，而单用滞后校正幅值穿越频率又太小，保证不了响应速度时，则需用超前滞后校正。实验观测：校正前后的统响应超前滞后校正前系统响应曲线超前滞后校正后系统响应曲线四、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?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。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?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。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?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。五、实验报告1计算串联校正装置的传递函数Gc和校正网络参数。2画出校正后系统的对数坐标图，并求出校正后系统的c及。3比较校正前后系统的阶跃响应曲线及性能指标，说明校正装置的作用。六、预习要求1阅读实验二的实验报告，明确校正前系统的c及。2.计算串联超前校正装置的传递函数Gc和校正网络参数，并求出校正后系统的c及。自动控制理论实验报告实验题目姓名：班级：学号：指导老师：同组学生：时间：XX-4-16一、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-II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超前校正电路图系统结构图如图5-2图5-2超前校正系统结构图图中校正前，Gc=2，校正后，Gc=2/(+1)自动控制理论实验报告四、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。检查无误后接通电源。4.开关s放在断开位置。5.选中实验课题连续系统串联校正超前校正菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。系统加入阶跃信号。参数设置完成后鼠标单击确认测量系统阶跃响应，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。并将测量结果记入表中。五、实验报告1计算串联校正装置的传递函数Gc和校正网络参数。2画出校正后系统的对数坐标图，并求出校正后系统的c及。3比较校正前后系统的阶跃响应曲线及性能指标，说明校正装置的作用。六、思考题1如何测量稳态速度误差？怎样检验静态速度误差系数是否满足期望值？2除超前校正装置外，还有什么类型校正装置？它们的特点是什么？如何选用校正装置的类型？3有源校正装置和无源校正装置各有何特点?自动控制理论实验报告目的-