自動控制實驗報告五連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正

1、實驗五連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正 一、實驗目的 1. 加深理解串聯(lián)校正裝置對系統(tǒng)動態(tài)性能的校正作用。 2. 對給定系統(tǒng)進行串聯(lián)校正設計，并通過模擬實驗檢驗設計的正確性。 二、實驗儀器 1. EL-AT-HI型自動控制系統(tǒng)實驗箱一臺 2 計算機一臺 三、實驗內(nèi)容 1串聯(lián)超前校正 c lllf 圖5-1超前校正電路圖 (1)系統(tǒng)模擬電路圖如圖5-1，圖中開關S斷開對應未校情況，接通對應超前 校正。 (2)系統(tǒng)結(jié)構圖如圖5-2 圖中 Gc2 (s)= 2 .串聯(lián)滯后校正 圖5-2超前校正系統(tǒng)結(jié)構圖 Gc1 ( s) =2 2 ( 0.055S+1 ) 0.005S+1 (1)模擬電路圖如圖5-3，開關s斷開對

2、應未校狀態(tài)，接通對應滯后校正。 圖5-3滯后校正模擬電路圖 (2)系統(tǒng)結(jié)構圖示如圖5-4 圖5-4滯后系統(tǒng)結(jié)構圖 28 / 18 圖中 Gc1(s) =10 10 (s+1) Gc2 (s)= 11s+1 3 串聯(lián)超前一滯后校正 (1) 模擬電路圖如圖5-5，雙刀開關斷開對應未校狀態(tài)，接通對應超前一滯后校正 1OOK lOOKlOnf SOK VD1 圖5-5超前一滯后校正模擬電路圖 (2)系統(tǒng)結(jié)構圖示如圖5-6。 圖5-6超前一滯后校正系統(tǒng)結(jié)構圖 圖中Gc1 (s) =6 6 (1.2S+1 )( 0.15S+1 ) Gc2 (s)= (6s+1)( 0.05S+1 ) 四、實驗步驟 1.

3、啟動計算機，在桌面雙擊圖標自動控制實驗系統(tǒng)運行軟件。 2. 測試計算機與實驗箱的通信是否正常，通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信 正常后才可以繼續(xù)進行實驗。 超前校正： 3. 連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖5-1)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出， 電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將將純積分電容兩端連在模擬開關上。檢 查無誤后接通電源。 4. 開關s放在斷開位置。- 5. 在實驗項目的下拉列表中選擇實驗五五、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正。鼠標單擊按鈕， 彈出實驗課題參數(shù)設置對話框。在參數(shù)設置對話框中設置相應的實驗參數(shù)后鼠標單擊 確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示實驗結(jié)果，并記錄超

4、調(diào)量p和調(diào)節(jié)時間ts。 6.開關s接通，重復步驟5,將兩次所測的波形進行比較。并將測量結(jié)果記入下表中: 超前 校正系統(tǒng) 指標 校正前 校正后 階躍響應曲線 S % 51.1 11.8 Tp （秒） 166 118 Ts （秒） 1152 154 滯后校正: 7. 連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖5-3）。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出， 電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將純積分電容兩端連在模擬開關上。檢查 無誤后接通電源。 8. 開關s放在斷開位置。 9. 在實驗項目的下拉列表中選擇實驗五五、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正。鼠標單擊 按鈕， 彈出實驗課題參數(shù)設置對話框，在參數(shù)設置

5、對話框中設置相應的實驗參數(shù)后鼠標單擊 確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示實驗結(jié)果，并記錄超調(diào)量p和調(diào)節(jié)時間ts。 10. 開關s接通，重復步驟9,將兩次所測的波形進行比較。并將測量結(jié)果記入下表中： 滯 后校正系統(tǒng) 指標 校正前 校正后 階躍響應曲線 S % 67.2 11.53 Tp （秒） 213 439 Ts （秒） 2529 529 超前-滯后校正 11. 連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖5-5）。電路的輸入 U1接A/D、D/A卡的DA1輸 出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將純積分電容兩端連在模擬開關上。 檢查無誤后接通電源。 12. 開關s放在斷開位置。 13. 在實驗項目的

6、下拉列表中選擇實驗五五、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正。鼠標單擊創(chuàng)按鈕， 彈出實驗課題參數(shù)設置對話框，在參數(shù)設置對話框中設置相應的實驗參數(shù)后鼠標單 擊確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示實驗結(jié)果，并記錄超調(diào)量p和調(diào)節(jié)時間ts。 14. 開關s接通，重復步驟13,將兩次所測的波形進行比較。并將測量結(jié)果記入下表中： 超前- 滯后系統(tǒng) 指標 校正前 校正后 階躍響應曲線 S % 69.1 22.6 Tp （秒） 130 201 Ts （秒） 1615 570 階躍響應曲線圖: 串聯(lián)超前校正前: X1 1 丄1工 -151 573 串聯(lián)超前校正后: 串聯(lián)滯后校正前: 串聯(lián)滯后校正后: 串聯(lián)超前一滯后校正前: 串聯(lián)超前一滯后校正

7、后: 6oodc6dqo 0 4 口 Cd 30M -1DC0 -2DCO lU.O JOOdi駟口bODO -3DC-C! 叫口 t 口 ddoloo 口 q h WLERZ： K IM- mV 電 ions mV :its口口 f iitii mi 1DCC Xl Y1 刃口 ：2 JrPH? Tg sat 179 五、實驗報告 書本上錯誤的方程： 串聯(lián)超前校正校正前: 40 G(s)= 舅匚 1) Wc=13.7rad/s, natre- LILIV勺Jrs邁s 串聯(lián)滯后校正校正前: 100 G(s)= s(0.05s + 1) (0/ls t 1) Wc=16.3rad/s 50 Fr

8、wOuiriCYlrilrdlW I BodelDiegram Gm Inf dS (at Inf radsac) a Rn 16.4 dag (at 17 racUsec) 601 20 o 20 w1101io: Frequency (radQG) 35 Bode Diagrain Gm - hf dB (at Inf radfeec, Pm = 1E.4 deg (art 17 rad/seG) 5 3 - FE蠱郵rd 402002040衍 o 1 0 串聯(lián)滯后校正校正前： 50 G(s)= 悩(0.05 + 1) (D.lw f 1) Wc=17.7rad/s V=-14 度; Bo

9、de DiagraiTi Gm = -4.ii4d0Cal 1-1 rad/secj, Pm = -13 de Cat 18 rad/sec) o o (Bmp)V燉更 Q 1O110 Freqwericy (iradfesc) o o SO 5 3 o 8 5 2 2 - 1O? Pode Diagram dB (si 14.1 radteecj . Prn = -13 deg 18 rad/eec) 50 一 一一r 1b iii i T 11111111 I J i ws-_ ii :System: sys ；! Frequenoy (rad/sec)： 1 7.7 ! Mitude(d

10、B); 0.369 11II11I 11 1l 11 Iii |i I,! | IIlli 1ll1111I 1i - Sygtem: ys Frequency (radsec); 18 4 s 1 1 PViasecte：-194 Ii i i i i 1iiIII i 丄1 ijii!= 101 Frecjuency (rad/ec) 串聯(lián)超前一滯后校正校正前: 60 G(s)= 鮭(0,01 囂 + 1)0匕 f 1) Wc=18.6rad/s; V=11 度 -150 90 Bode Diagram Qr - 5.26 tG (at 31.6 rai/sftc) , Pm = 10.3

11、 deg (at 23 r*d/se*) 100 50 00 135 -160 Phasedeg): -166 :j 10 10 10* 2.計算串聯(lián)超前校正裝置的傳遞函數(shù)Gc (s)和校正網(wǎng)絡參數(shù)，并求出校正后系統(tǒng)的 3 C 及 V。 串聯(lián)系統(tǒng)超前校正后: 書本上錯誤的公式： G(s)= 40(0.005s + 1) HO 為 + 1)(005 + 門 Wc=15.8rad/s V=54 度; 1；3| 10 10 10 10 Frequency (racVsec) o o o 5 1 o o 9 5 3 6豈 gBLId 10 糾正后: 20(0215s + 3) G(s)= s(02s

12、+ 1)(0.005 + 1) Wc=25rad/s V=65 度 Bode Di自gr測 Qm = Ini dB (sri Inrf radjteec) , ffm = 84J8 deg (si 24.1 rad/sec) 50 50 10 5 3 1 - o o o 9 1 - 6aSSBLId 10_， Frequency Crad/sec) Bode OiBam Frequency (radJbei3) asacaBFd 串聯(lián)滯后校正后： 書本上錯誤的公式: 100(s+ 1) G(s)= s(0.05s + l) (0.1s+ 1) (11s+ 1) Wc=7.21rad/s V=1

13、; o o ligur&22 I p I I 5 0 5 了 8 2 112 - OT3SvwnLId o -2 W3 -I0_ I 101口10 Fretidericy (rad/sert 糾正后: 50(s + 1) G(s)=囂(0一05$ + 1) (0.1s + 1) (6芳 + 1) Wc=6.83rad/s V=31 度； Boris Diagram Gm = 9.9S dB fet 13二 rsd/sec) , Pm = 305 deg (at 6.65 redfeec 100 o o 5 5 n_ 1 - 魯口casw 10_1 10 G Frequency (radJfee

14、c) 10=io3 ”任 -150 -160 -270 10 串聯(lián)超前一滯后校正后: 60(1.2$ + l)(015s + 1) G(s)= 幺0-01 + 1) (O.ls + l) (6$ +l)(005s+1) Wc=13.2rad/s V=56.5 度。 Do -1 figure32 00903590 1 _ 1 1 - - - System： Freciuency (rsd/sec): 13.2 Magnitude (d日1 0j025 225 10 10 1011曠1O3 Frequency (rad/sec) 串聯(lián)超前校正后的網(wǎng)絡參數(shù): a=0.108 35 Ecw? Disgram Gm = Inf | Prn - Inf 25 30 System: s/s rrequncy (rtdfte匚)；25 Phase (deg): 53.8 10 10 10 10 10 10 Frequency (rad/5ec) 校正裝置的作用： 串聯(lián)超前校正裝置： 可以看到超調(diào)量明顯減小，從原來的51.1%變成11.8%，系統(tǒng)的帶寬增加了，系統(tǒng)的響應速 度提高。原有的穩(wěn)態(tài)精度不變。此裝置將高頻段