成績北京航空航天大學
自動控制原理實驗報告
學院能源與動力工程學院
專業方向飛行器動力工程
班級 1204
學號學生姓名 y
指導教師
自動控制與測試教學實驗中心
實驗三控制系統的串聯校正
實驗時間2104.12.10 實驗編號同組同學無
一、實驗目的
1.了解和掌握串聯校正的分析和設計方法。
2.研究串聯校正環節對系統穩定性及過渡過程的影響。
二、實驗內容
1.設計串聯超前校正,並驗證。
2.設計串聯滯後校正,並驗證。
三、實驗原理
1.系統結構圖如圖 3-1 所示。
圖3-1 系統結構圖
其中為校正環節，可放置在系統模型中來實現,也可使用模擬電路的方式由模擬機實現。
2.系統模擬電路如圖3-2所示。
圖3-2 系統模擬電路圖
3.未加矯正時， =1.
4.加串聯超前矯正時， =。給定=2.44，t=0.26，則=。
5.加串聯滯後矯正時，。給定b=0.12，t=83.33，則。
四、實驗裝置
1.hhmn-1 型電子模擬機一台。
2.pc 機一台。
3.數字式萬用表一塊。
五、實驗步驟
1.熟悉 hhmn-1 型電子模擬機的使用方法,將各運算放大器接成比例器,通電調零。
2.斷開電源,按照實驗說明書上的條件和要求,計算電阻和電容的取值,按照模擬線路圖搭接線路,不用的運算放大器接成比例器。
3.將d/a1 與系統輸入端ui連線,將a/d1 與系統輸出端uo連線(此處連線必須謹慎,不可接錯)。線路接好後,經教師檢查後再通電。
4.在 windows xp 桌面用滑鼠雙擊「matlab」圖示後進入,在命令列處鍵入「autolab」 進入實驗軟體系統。
5.分別完成不加校正、加入超前校正、加入滯後校正的實驗。在系統模型上的「manual switch」處可設定系統是否加入校正環節,在「gc (s)」處可設定校正環節的傳遞函式。
6.繪製以上三種情況時系統的波特圖。
7.採用示波器「scope」觀察階躍響應曲線。觀測試驗結果,記錄實驗資料,繪製實驗結果圖形,完成實驗報告。
8.研究性實驗方法。
實驗者可自行確定系統傳遞函式,同時設計校正環節,並建立系統的 simulink 模型。
六、實驗結果
1.實驗電阻，電容取值：
=1m， =2k,=1m，
, ,滿足，，，。
2.實驗資料
3.階躍響應曲線&波特圖
（1）未加校正
未加校正的階躍響應曲線
未加校正的波特圖
（2）加超前校正
加超前校正的階躍響應曲線
加超前校正的波特圖
（3）加滯後校正
加滯後校正的階躍響應曲線
加滯後校正的波特圖
七、結果分析
1.可以判斷三個系統都是穩定系統。
2.加串聯超前校正，系統比未加校正時調節時間短，即系統的快速性變好了，而且超調量也減小了。從頻率角度看，截止頻率減小，穩定裕度增大，系統的穩定性變好了。
3.加串聯滯後校正，系統比未加校正時調節時間長，即系統的快速性變差了，但是超調量減小了許多，甚至比加串聯超前校正時的超調量還小。從頻率角度看，截止頻率變小了，但相位穩定裕度增大了很多。
甚至超過了加串聯超前校正時的相位穩定裕度。
4.加串聯超前校正和串聯滯後校正都能改變系統的穩定效能引數。但是改變狀況又不一樣。
加串聯超前校正即使系統變快，又降低了超調，使相位穩定裕度增大，使系統在調節時間和超調量上達到了比較好的平衡，使系統變得比較好。而加入串聯滯後校正時的系統是以加長調節時間來達到降低超調量的目的的，使相位穩定裕度達到比較好的程度，但是這個系統比未加校正時變慢了不少，在對快速性要求較高時不適用。
八、結果分析
通過本次實驗，我們對串聯校正環節對系統穩定性及過渡過程的影響有了更清楚的認識，實驗所得資料是對理論知識的進一步說明和驗證，也逐步加深了我們對所學知識的認識。
通過三次試驗，我們認識到了半實物**的便捷性和可靠性，讓學生更簡便的完成實驗，正是由於該方法簡單且易於操作，建議老師可以讓學生自己設計一些實驗模型，讓我們對理論知識有更深入的了解。
北航自動控制原理實驗報告含資料
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