實(shí)驗(yàn)六 線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正

實(shí)驗(yàn)六線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉o定系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足頻域性能指標(biāo)的串聯(lián)校正裝置。掌握頻率法串聯(lián)無源超前校正、無源滯后校正的設(shè)計(jì)方法。掌握串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及過渡過程的影響?！緦?shí)驗(yàn)原理】頻率法超前校正設(shè)是控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，其對應(yīng)的開環(huán)頻率特性為，根據(jù)自動控制原理的理論，利用頻率法進(jìn)行超前校正設(shè)計(jì)的步驟如下：（1）根據(jù)穩(wěn)定誤差要求，確定開環(huán)增益K。（2）根據(jù)求得的K值，畫出校正前系統(tǒng)的Bode圖，并計(jì)算出校正前系統(tǒng)的相角裕量、剪切頻率以檢驗(yàn)性能指標(biāo)是否滿足要求。若不滿足要求，則執(zhí)行下一步。（3）確定為使相角裕量達(dá)到要求值，所需增加的超前相角，即式中為要求的相角裕量，是因?yàn)榭紤]到校正裝置影響剪切頻率的位置而附加的相角裕量，當(dāng)未校正系統(tǒng)中頻段的斜率為-40dB/dec時，取ε＝5°～15°，當(dāng)未校正系統(tǒng)中頻段斜率為-60dB/dec時，取ε＝5°～20°。（4）令超前校正網(wǎng)絡(luò)的最大超前相角，則由下式求出校正裝置的參數(shù)（5）確定未校正系統(tǒng)幅值為時的頻率，即，該頻率作為校正后系統(tǒng)的開環(huán)剪切頻率，即。（6）由確定校正裝置的轉(zhuǎn)折頻率超前校正裝置的傳遞函數(shù)為（7）將系統(tǒng)放大倍數(shù)增大1/倍，以補(bǔ)償超前校正裝置引起的幅值衰減，即Kc=1/；（8）畫出校正后系統(tǒng)的Bode圖，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（9）檢驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，若不滿足要求，可增大ε值，從第3步起重新計(jì)算。頻率法滯后校正設(shè)是控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，其對應(yīng)的開環(huán)頻率特性為，根據(jù)自動控制原理的理論，利用頻率法進(jìn)行滯后校正設(shè)計(jì)的步驟如下：（1）根據(jù)穩(wěn)定誤差要求，確定開環(huán)增益K。（2）根據(jù)求得的K值，畫出校正前系統(tǒng)的Bode圖，并計(jì)算出校正前系統(tǒng)的相角裕量、剪切頻率以檢驗(yàn)性能指標(biāo)是否滿足要求。若不滿足要求，則執(zhí)行下一步。（3）在Bode圖上求出未校正系統(tǒng)相角裕量處的頻率,作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率，ε用來補(bǔ)償滯后網(wǎng)絡(luò)處的相角滯后，通常取ε＝5°～15°。（4）確定未校正系統(tǒng)在處的幅值為由此確定滯后網(wǎng)絡(luò)的值。（5）為保證滯后校正網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)在處的相頻特性基本不受影響，按下式確定滯后校正網(wǎng)絡(luò)的第二個轉(zhuǎn)折頻率為（6）畫出校正后系統(tǒng)的Bode圖，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（7）檢驗(yàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，若不滿足要求，可增大ε值，從第3步起重新計(jì)算。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1.頻率法超前校正例6-1設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求系統(tǒng)在單位階躍輸入信號作用時，系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕量，幅值裕量，試確定無源串聯(lián)超前校正裝置。解：首先調(diào)整開環(huán)增益，，則校正前系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為根據(jù)超前校正設(shè)計(jì)步驟，可編寫如下Matlab程序，進(jìn)行校正裝置設(shè)計(jì)。并畫出校正前和校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。2頻率法滯后校正例6-2設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求，相角裕量，試確定無源串聯(lián)滯后校正裝置。解：首先調(diào)整開環(huán)增益，，則校正前系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為根據(jù)滯后校正設(shè)計(jì)步驟，可編寫如下Matlab程序，進(jìn)行校正裝置設(shè)計(jì)。練習(xí)題某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試用Matlab設(shè)計(jì)合適的校正裝置，使系統(tǒng)剪切頻率，相角裕量，并畫出校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線和單位斜坡響應(yīng)曲線。2.設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求系統(tǒng)靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相角裕量，幅值裕量，試確定無源串聯(lián)滯后校正裝置，并用Matlab來驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果，畫出校正前后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線和單位斜坡響應(yīng)曲線。思考題1.已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求系統(tǒng)靜態(tài)加速度誤差系數(shù)，相角裕量，試設(shè)計(jì)無源串聯(lián)超前校正裝置，并用Matlab來驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。提示：一般情況下，若需要校正網(wǎng)絡(luò)提供的超前角，就需要采用兩級或n級串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，每一級提供的超前相角為。本題請采用兩級串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。2.教材P203例6-5。【實(shí)驗(yàn)要求】1.熟練掌握頻率法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)串聯(lián)無源超前、無源滯后校正的方法。2.完成實(shí)