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千里之行,始于足下朽木易折,金石可鏤Word-可編輯實(shí)驗(yàn)六串聯(lián)校正研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識(shí)串聯(lián)校正的作用和結(jié)構(gòu)控制用Bode圖設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)在時(shí)域驗(yàn)證各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的校正效果二、實(shí)驗(yàn)原理:(1)校正的目的就是要在原系統(tǒng)上再加一些由調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算邏輯,使控制系統(tǒng)滿意性能指標(biāo)。因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)是利用期待值與實(shí)際輸出值的誤差舉行調(diào)節(jié)的,所以,常常用“串聯(lián)校正”調(diào)節(jié)主意,串聯(lián)校正在結(jié)構(gòu)上是將調(diào)節(jié)器Gc(S)串接在給定與反饋相比誤差之后的支路上,見下圖。被控對(duì)象H(S)校正網(wǎng)絡(luò)Gc(S)設(shè)定實(shí)際上,校正設(shè)計(jì)不局限這種結(jié)構(gòu)形式,有局部反饋、前饋等。若單從穩(wěn)定性考慮,將校正網(wǎng)絡(luò)放置在反饋回路上也很常見。被控對(duì)象H(S)校正網(wǎng)絡(luò)Gc(S)設(shè)定(2)本實(shí)驗(yàn)取三階原系統(tǒng)作為被控對(duì)象,分離加上二個(gè)滯后、一個(gè)超前、一個(gè)超前-滯后四種串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò),這四個(gè)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)均是利用Bode圖定性設(shè)計(jì)的,用階躍響應(yīng)檢驗(yàn)四種校正效果。由此證實(shí)Bode圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系,從而使學(xué)生會(huì)設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:THBDC-1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)THBDC-1虛擬示波器四、實(shí)驗(yàn)線路:(見后)五、實(shí)驗(yàn)步驟:(1)不接校正網(wǎng)絡(luò),即Gc(S)=1,如總圖??匆姴⒂涗涬A躍響應(yīng)曲線,用Bode圖解釋;(2)接人參數(shù)不準(zhǔn)確的滯后校正網(wǎng)絡(luò),如圖4-2。看見并記錄階躍響應(yīng)曲線,用Bode圖解釋;(3)接人滯后校正網(wǎng)絡(luò),如圖4-3??匆姴⒂涗涬A躍響應(yīng)曲線,用Bode圖解釋;(4)接人超前校正網(wǎng)絡(luò),如圖4-4??匆姴⒂涗涬A躍響應(yīng)曲線,用Bode圖解釋;(5)接人混合校正網(wǎng)絡(luò),如圖4-5,此傳遞函數(shù)就是工程上常見的比例-積分-微分校正網(wǎng)絡(luò),即PID調(diào)節(jié)器。看見并記錄階躍響應(yīng)曲線,用Bode圖解釋;六、預(yù)習(xí)與回答:寫出原系統(tǒng)和四種校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù),并畫出它們的Bode圖,請(qǐng)預(yù)先得出各種校正后的階躍響應(yīng)結(jié)論,從精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)光說(shuō)明五種校正網(wǎng)絡(luò)的大致關(guān)系。答:Bode圖見坐標(biāo)紙G1(s)=G2(s)=G3(s)=G4(s)=由G1(s)的Bode圖可知,該校正能夠?qū)⑾到y(tǒng)的截止頻率減小,并且相位滯后,則會(huì)使系統(tǒng)的相角裕度小于0,從而使系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)光變長(zhǎng),穩(wěn)定性變差,并且低頻段的斜率為0,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能差,誤差大。由G2(s)的Bode圖可知,該校正環(huán)節(jié)造成高頻衰減,使姐汁頻率減小,從而條件時(shí)光變長(zhǎng);又因?yàn)樵摐蟓h(huán)節(jié)被安頓在低頻段,遠(yuǎn)離截止頻率,因此可以使得相角裕度為正當(dāng),從而系統(tǒng)穩(wěn)定。傳遞函數(shù)為0型,因此對(duì)階躍信號(hào)的跟蹤有一定誤差由G3(s)的Bode圖可知,該校正環(huán)節(jié)為超前校正,它會(huì)增大開環(huán)截止頻率和系統(tǒng)帶寬,其超前相位又能補(bǔ)償原系統(tǒng)中的元件造成的相位滯后,最大超前角頻率在開環(huán)截止頻率附近,是系統(tǒng)相角裕度增大,從而改善了系統(tǒng)的瞬態(tài)性能,調(diào)節(jié)之間變短。相對(duì)穩(wěn)定性增大。但對(duì)階躍的跟蹤依然存在誤差。由G4(s)的Bode圖可知,PID控制中低頻段主要是滯后環(huán)節(jié)起作用,提高系統(tǒng)的型,減少穩(wěn)態(tài)誤差;中高頻段主要是超前環(huán)節(jié)起作用,增大截止頻率和相角裕度,提高響應(yīng)速度。若只考慮減少系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)光,你認(rèn)為用超前校正還是用滯后校正巧?答:超前校正能夠?qū)⒃_環(huán)系統(tǒng)的頻率特性上調(diào)一定的高度,從而增大截止頻率,因此用超前好。請(qǐng)用容易的代數(shù)表達(dá)式說(shuō)明用Bode圖設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)的主意答:1.按照系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的要求決定校正增益Kc,并畫出未校正的伯德圖2.求出為校正系統(tǒng)的相角裕度γ’,若γ-γ’<0,或γ-γ’>65°,則不應(yīng)采用超前校正3.根絕瞬態(tài)指標(biāo)挑選截止頻率,計(jì)算校正環(huán)節(jié)時(shí)光常數(shù)T和T其中C(s)=,T=4.若不能采用超前校正,則按照相角裕度重新挑選截止頻率,該頻率處有,算出未校正系統(tǒng)該處的幅值,由此求出,得到C(s)=,T=10/七、報(bào)告要
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