实验六-串联校正研究参考

千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑实验六串联校正研究一、实验目的：认识串联校正的作用和结构控制用Bode图设计校正网络在时域验证各种网络参数的校正效果二、实验原理：（1）校正的目的就是要在原系统上再加一些由调节器实现的运算逻辑，使控制系统满意性能指标。因为控制系统是利用期待值与实际输出值的误差举行调节的，所以，常常用“串联校正”调节主意，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。被控对象H(S)校正网络Gc(S)设定实际上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。被控对象H(S)校正网络Gc(S)设定（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分离加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证实Bode图和系统性能的关系，从而使学生会设计校正网络。三、实验设备：THBDC-1实验平台THBDC-1虚拟示波器四、实验线路：（见后）五、实验步骤：（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。看见并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；（2）接人参数不准确的滞后校正网络，如图4-2。看见并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；（3）接人滞后校正网络，如图4-3。看见并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；（4）接人超前校正网络，如图4-4。看见并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；（5）接人混合校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID调节器。看见并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；六、预习与回答：写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode图，请预先得出各种校正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时光说明五种校正网络的大致关系。答：Bode图见坐标纸G1（s）=G2（s）=G3（s）=G4（s）=由G1（s）的Bode图可知，该校正能够将系统的截止频率减小，并且相位滞后，则会使系统的相角裕度小于0，从而使系统的响应时光变长，稳定性变差，并且低频段的斜率为0，系统稳态性能差，误差大。由G2（s）的Bode图可知，该校正环节造成高频衰减，使姐汁频率减小，从而条件时光变长；又因为该滞后环节被安顿在低频段，远离截止频率，因此可以使得相角裕度为正当，从而系统稳定。传递函数为0型，因此对阶跃信号的跟踪有一定误差由G3（s）的Bode图可知，该校正环节为超前校正，它会增大开环截止频率和系统带宽，其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后，最大超前角频率在开环截止频率附近，是系统相角裕度增大，从而改善了系统的瞬态性能，调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪依然存在误差。由G4（s）的Bode图可知，PID控制中低频段主要是滞后环节起作用，提高系统的型，减少稳态误差；中高频段主要是超前环节起作用，增大截止频率和相角裕度，提高响应速度。若只考虑减少系统的过渡时光，你认为用超前校正还是用滞后校正巧？答：超前校正能够将原开环系统的频率特性上调一定的高度，从而增大截止频率，因此用超前好。请用容易的代数表达式说明用Bode图设计校正网络的主意答：1.按照系统对稳态误差的要求决定校正增益Kc，并画出未校正的伯德图2.求出为校正系统的相角裕度γ’,若γ-γ’<0，或γ-γ’>65°，则不应采用超前校正3.根绝瞬态指标挑选截止频率，计算校正环节时光常数T和T其中C(s)=,T=4.若不能采用超前校正，则按照相角裕度重新挑选截止频率，该频率处有，算出未校正系统该处的幅值，由此求出，得到C(s)=，T=10/七、报告要