自动控制原理实验报告（控制系统串联校正）（12页）
时间：2020-09-03 16:18:16 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
成绩
自动控制原理实验报告
学 院 机械工程及自动化学院
专业方向 机械工程及自动化
班 级 16
学 号 1
学生姓名
自动控制与测试教学实验中心
实验三
控制系统串联校正
实验目的
了解和掌握串联校正的分析和设计方法。
研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
实验内容
设计串联超前校正，并验证。
设计串联滞后校正，并验证。
实验原理
系统结构如下图所示：
图 SEQ 图 \* ARABIC 1 控制系统结构图
图中GC
图 SEQ 图 \* ARABIC 2 控制系统模拟电路图
未加校正时Gc(s)=1
加串联超前校正时G
给定a=2.44，T=0.26,则GCs=0.63s+10.26s+1 QUOTE
加串联滞后校正时G
给定b=0.12，T=83.33，则G
在实验中，选取，通过Simulink模拟器产生模拟信号与实验采集的实测数据进行对比，分析实验结果，验证自动控制理论。
实验设备
HHMN-1型电子模拟机一台。
PC机一台。
数字式万用表一块。
实验步骤
熟悉HHMN-1电子模拟机的使用方法。将各运算放大器接成比例器，通电调零。断开电源，按照系统结构图和传递函数计算电阻和电容的取值，并按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。
将D/A1与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端Uo 连接（此处谨慎连接，不可接错）。
在Windows XP桌面用鼠标双击“自控原理实验”图标后进入实验软件系统，在项目中选择“实验三”。
分别完成不加校正，加入超前校正，加入滞后校正的实验。观察实验结果，绘制实验结果图形。
用MATLAB绘制以上三种情况时系统的波特图，完成实验报告。
实验结果
原系统
原系统阶跃响应曲线如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 3原系统时域阶跃响应曲线
其阶跃响应性能参数如下
σ
T
T
44.0389%
0.1695
5.5645
表格 1 原系统阶跃响应性能参数
原系统Bode图如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 4原系统Bode图
超前校正系统
超前校正系统阶跃响应曲线如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 5超前校正系统时域阶跃响应曲线
超前校正后，系统阶跃响应性能参数如下
σ
T
T
22.1411%
0.0476
1.9845
表格 2 超前校正系统阶跃响应曲线
超前校正系统Bode图如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 6超前校正系统Bode图
滞后校正系统
滞后校正系统阶跃响应曲线如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 7滞后校正系统时域阶跃响应曲线
滞后校正后，系统阶跃响应性能参数如下
σ
T
T
20.6731%
2.3580
14.5420
表格 3 滞后校正系统阶跃响应性能参数
滞后校正后系统Bode图如下
图 SEQ 图 \* ARABIC 8滞后校正系统Bode图
截止频率和稳定裕度计算
在命令窗口输入相关命令，在得到的图形中读出系统的相角裕度γ、截止频率ωc
项目系统
项目
系统
γ/°
ω
原系统
28
1.88
超前校正
47.4
2.38
滞后校正
54.8
0.449
结果分析
超前校正实验结果分析
首先从系统频率特性曲线Bode图可以看出，经过超前校正后的系统在校正点处的性能有所改善。新系统的截止频率为ωc'=2.38rad/s QUOTE ωc'=2.46rad/s
此外从Bode图可以看出，系统经超前校正后，其低频特性没有明显变化，而高频增益有所增加。
从时域响应曲线可以看出，超前校正对系统的性能起到了有利影响。系统超调量减小了49.72%，同时调节时间Ts缩短了64.34
滞后校正实验结果分析
首先从系统频率特性曲线Bode图可以看出，经过滞后校正的系统在校正点处的性能有所改善。受滞后校正作用，新系统的截止频率位于ωc'=0.449rad/s QUOTE ωc'=1rad/s
从时域响应看，滞后校正对系统平稳性有较大提升，系统超调量减小了53.06%。但是系统的调节时间也有所增加。滞后校正对系统性能有所提升。
