实验五 控制系统校正.doc

实验五 控制系统校正.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： 超前校正方案： 滞后校正方案： 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 未校正系统的原理方块图如下图所示： 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：1.，未校正前的系统性能指标%=25时，K=1.2，=7.013图一增大K，出现临界振荡，此时=11图二2.接入超前校正环节，即，测试系统性能指标保持=11不变，此时%=50.4，=1.838图三调节K，使%=25，此时K=5，=1.503图四3.去除超前校正，接入滞后校正，即设置，测试系统性能指标保持=11不变，此时%=62.7，=15.37图五调节K，使%=25，此时K=0.06，=114.6图六4.去除滞后校正环节，接入超前滞后校正环节，即，测试系统性能指标保持=11不变，此时%=21.9，=3.564图七调节K，使%=25，此时K=13.5，=2.705图八（二）串联校正装置的设计测得数据如下表：1.，未校正前的系统性能指标，%=60.4， =2.677图九2.接入校正环节，即，测试系统性能指标，%=16.5， =0.2654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%=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。.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，校正装置（=0.5） 2.相位滞后校正积分校正对开环频率特性的影响，取，校正装置 T=0.02 （=10） 3.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，校正装置 T1=1.43 T2=6.67 （=10） 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。.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，以及对对系统性能的影响。通过MATLAB教学系