实验六  线性定常系统的串联校正

一、实验目的

1．熟悉串联校正装置的结构和特性；

2．掌握串联校正装置的设计方法和系统的实时调试技术。

二、实验设备

同实验一

三、实验内容

1．观测未加校正装置时系统的动、静态性能。

2．按动态性能的要求，分别用时域法或频域法（期望特性）设计串联校正装置。

3．观测引入校正装置后系统的动、静态性能，并予以实时调试，使之动、静态性能均满足设计要求。

4．利用上位机软件，分别对校正前和校正后的系统进行仿真，并与上述模拟系统实验的结果相比较。

四、实验原理

下图是一串联校正系统的方块图：

图中校正装置G_c（S）与实验电路G₀（S）是串联相连接。串联校正装置有两种：一种是超前校正，它是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能；另一种是滞后校正，它是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足静态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。本实验采用串联超前校正，使校正后的系统同时能满足动态和稳态性能的要求。

有关串联校正装置的设计和实验系统的模拟电路，请参看附录。

五、实验步骤

1．利用实验台上的各通用单元，组建所设计二阶闭环系统的模拟电路图（参考本实验附录中的图5-1），并连接好实验电路；当检查接线无误后，接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。

2．把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端相连，电路的输出端则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后，在PC机上启动“THBDC-1”软件。在系统的输入端输入一阶跃信号，观测该系统的稳定性和动态性能指标。具体步骤参考实验一的步骤2。

3．参阅本实验的附录，按对系统性能指标的要求设计串联校正装置的传递函数和相应的模拟电路。

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自动控制实验

实验五 线性定常系统的串联校正

姓名:         学号:        班级:

实验指导老师：__________________ 成绩：____________________

一、实验目的

1 对系统性能进行分析，选择合适的校正方式，设计校正器模型。

2 通过仿真实验，理解和验证所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；

3 通过模拟实验部分进一步理解和验证设计和仿真的结果，进而掌握对系统的实时调试技术。

二、实验内容

1 对未加校正装置时系统的性能进行分析，根据性能要求进行校正器模型的理论设计

2 Matlab仿真

（1）观察校正前系统的时域、频域性能。

（2）观察校正后系统的时域、频域性能。

（3）对比1、2中结果分析校正器性能，在保证校正效果的前提下并根据实验台实际参数进行校正器模型调整。

3 模拟实验。

（1）搭接校正前的系统模拟电路。

（2）搭接校正器模拟电路

（3）验证是否满足设计要求。

三、实验数据或曲线

1 MATLAB仿真部分

选取实验题目三

系统模型

g0=tf([20],[1 1 0]);

Bode(g0)

gf=feedback(g0,1);

step(gf)

gc=tf([0.38 1],[0.05 1]);

g=g0*gc;

Bode(g0,g)

gcf=feedback(g,1);

step(gcf)

校正前系统伯德图

由图可知系统的性能不满足性能要求，考虑采用串联超前校正。

阶跃响应曲线

校正后系统的伯德图

校正器模型（0.4s+1）/(0.05s+1),由图知系统的性能均满足性能要求，校正器模型合理。

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武汉工程大学实验报告

专业  电气自动化            班号       指导教师         

姓名         同组者            无          

实验名称  线性系统串联校正

实验日期     20140426                    第     五    次实验

一、  实验目的

1．熟练掌握用MATLAB语句绘制频域曲线。

2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。

3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。

二、  实验内容

1．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数，相位裕量，增益裕量。

解：取，求原系统的相角裕度。

num0=20;   den0=[1,1,0];   w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);

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实验六  线性定常系统的串联校正

一、实验目的

1. 通过实验，理解所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；

2. 掌握串联校正几种常用的设计方法和对系统的实时调试技术。

二、实验设备

同实验一。

三、实验内容     

       1. 观测未加校正装置时系统的动、静态性能；

       2. 按动态性能的要求，分别用时域法或频域法（期望特性）设计串联校正装置；

       3. 观测引入校正装置后系统的动、静态性能，并予以实时调试，使之动、静态性能均满足设计要求；

       4. 利用上位机软件，分别对校正前和校正后的系统进行仿真，并与上述模拟系统实验的结果相比较。

四、实验原理

图6-1为一加串联校正后系统的方框图。图中校正装置G_c(S)是与被控对象Go(S)串联连接。

图6-1 加串联校正后系统的方框图

串联校正有以下三种形式：                                               

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信息科学与工程学院本科生实验报告

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分组： 

成绩：__ _______

     北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

实验二    控制系统串联校正

20##年12月

目录

一、实验目的. 1

二、实验内容. 1

三、实验原理. 1

四、实验设备. 2

五、实验步骤. 2

六、实验结果. 3

1.       未加校正. 3

2.       加串联超前校正. 4

3.       加串联滞后校正. 5

4.       计算截止频率和稳定裕度. 6

七、结论和误差分析. 7

1.       结论. 7

2.       误差分析. 8

八、收获与体会. 8

九、实验程序清单. 8

实验时间2014.12.1         同组同学  无 

一、实验目的

1.   了解和掌握串联校正的分析和设计方法。

2.   研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。

二、实验内容

1.   设计串联超前校正，并验证。

2.   设计串联滞后校正，并验证。

三、实验原理

1.系统结构如下图所示：

其中Gc(s)为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式由模拟机实现。

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实验五  线性系统串联校正

一、实验目的

1．熟练掌握用MATLAB语句绘制频域曲线。

2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。

3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。

二、基础知识

控制系统设计的思路之一就是在原系统特性的基础上，对原特性加以校正，使之达到要求的性能指标。最常用的经典校正方法有根轨迹法和频域法。而常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正和超前滞后校正装置。本实验主要讨论在MATLAB环境下进行串联校正设计。

1．基于频率法的串联超前校正

超前校正装置的主要作用是通过其相位超前效应来改变频率响应曲线的形状，产生足够大的相位超前角，以补偿原来系统中元件造成的过大的相位滞后。因此校正时应使校正装置的最大超前相位角出现在校正后系统的开环截止频率处。

例5-1：单位反馈系统的开环传递函数为，试确定串联校正装置的特性，使系统满足在斜坡函数作用下系统的稳态误差小于0.1，相角裕度。

解：根据系统静态精度的要求，选择开环增益

取，求原系统的相角裕度。

>>num0=12;   den0=[2,1,0];   w=0.1:1000;

[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);

[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);

[gm1,pm1,wcg1,wcp1]

margin(num0,den0)              %计算系统的相角裕度和幅值裕度，并绘制出Bode图

grid;

ans =

       Inf   11.6548       Inf    2.4240

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