實驗三、連續系統的頻率法串聯校正
一、 實驗目的：
1. 加深理解串聯校正裝置對系統效能的校正作用。
2. 對給定系統進行串聯校正設計，並通過模擬實驗檢驗設計的正確性。。
二、 實驗任務及要求：
（一） 實驗任務：
對於給定的單位負反饋閉環系統如圖1和圖2所示，圖中開關s斷開時對應校正前的系統，圖1中當s接通時串入超前校正環節；圖2 中當s接通時串入滯後校正環節，要求根據效能指標的要求，自行設計校正裝置的引數，使系統滿足期望的效能指標要求。
圖1 模擬電路圖（含超前環節）
圖2 模擬電路圖（含滯後環節）
（二） 實驗要求：
1. 寫出原系統的開環、閉環傳遞函式，分別繪製bode圖和step圖，**法求出原系統的穩定裕度、截止頻率、超調量以及調節時間。
系統開環傳遞函式： g(s)=120/s*(0.03*s+1)
開環傳遞函式波特圖：
num=[120];
den=[0.03 1 0];
sys=tf(num,den);
bode(sys);
grid
系統幅頻率裕度：65db
系統相位裕度：180-150=30°
截止頻率：60°
系統階躍響應：
num=[120];
den=[0.03 1 0];
[num1,den1]=cloop(num,den);
sys1=tf(num1,den1);
step(sys1);
grid
超調量：1.42-1=42%
調節時間：0.222s
閉環階躍響應：
2·如圖1所示，期望系統的效能指標為：相角裕度，幅值裕度，超調量，要求用超前校正設計，已知原系統引數如下：,，，，，根據指標要求設計出和的值，並使系統滿足指標要求。
超前校正：
經過計算：wc=wm=72
wp=72*sqrt(2.0395)
wp = 102.8240
wz=wp/2.0395=102.8240/2.0395=50.416
超前校正波特圖：
sys=tf(120*[1/50.416 1],conv([1/102.824 1],[0.03 1 0]));
bode(sys);
grid
由超前校正波特圖可得：
幅值裕度：80db
相位裕度：44.8°
超前校正階躍響應：
num=120*[1/50.416 1];
den=conv([1/102.824 1],[0.03 1 0]);
[num1,den1]=cloop(num,den);
sys1=tf(num1,den1);
step(sys1);
grid
由校正後的階躍響應：
超調量：25%
調節時間：0.099s
超前校正結論：校正滿足要求
將上述值代入計算可得，
3·如圖2所示，期望系統的效能指標為：相角裕度，幅值裕度，超調量，要求用滯後校正設計，已知原系統引數如下：,，，，。根據指標要求設計出、和的值，並使系統滿足指標要求。
滯後校正：
num=[120];
den=[0.03 1 0];
sys=tf(num,den);
bode(sys);
grid
經過計算：wc』=23.3 wc』對應的幅值為12.7db 所以20logа=12.7 得а=4.3152
wz= wc』/10=2.33
wp=wz/а=2.33/4.3152=0.54
滯後校正波特圖：
sys=tf(120*[1/2.33 1],conv([1/0.54 1],[0.03 1 0]));
bode(sys);
grid
由校正後的波特圖可得：相位裕度：51° 幅值裕度：60db
校正後的階躍響應：
num=120*[1/2.33 1]; den=conv([1/0.54 1],[0.03 1 0]);
[num1,den1]=cloop(num,den); sys1=tf(num1,den1); step(sys1grid
由校正後的階躍響應：
超調量：20%
調節時間：0.528s
滯後校正結論：校正滿足要求
超前校正結論：校正滿足要求
將上述值代入計算可得，，
三、 實驗結果及資料分析：
（1）超前校正結果：幅值裕度為無窮，大於10db。超調量為25%,小於30%，但相角裕度為44.8°，滿足題目要求。
（2）滯後校正結果：幅值裕度為無窮，大於10db。超調量為20%,小於30%，相角裕度為51°，滿足題目要求。
（3）超前校正的特點：截止頻率變大，相角裕度變大，超調量減小，調節時間減小，系統響應速度變快。
（4）滯後校正的特點：截止頻率變小，相角裕度變大，超調量減小，調節時間增大，系統響應速度變慢。
自動控制原理實驗
實驗一控制系統典型環節的模擬 一 實驗目的 1 學習典型環節的模擬方法。2 研究阻 容引數對典型環節階躍響應的影響。3 熟悉超低頻掃瞄示波器的使用方法。4 掌握用運放組成控制系統典型環節的電子電路。5 測量典型環節的階躍響應曲線。6 通過實驗了解典型環節中引數的變化對輸出動態效能的影響。二 實驗裝置...
自動控制原理實驗報告
1實驗報告 一 一階系統 1 系統傳遞函式為 2 模擬運算電路如圖1所示 圖1由圖1得 在實驗當中始終取r2 r1，則k 1，t r2c 3 取不同的時間常數t 0.25 0.5 1 時電阻與電容的引數如表1所示 表14 不同t取值下的階躍響應曲線如下 圖2 t 0.25時的階躍響應曲線 圖3 t ...
自動控制原理實驗報告
實驗一典型環節及其階躍響應 一 實驗目的 1.掌握控制模擬實驗的基本原理和一般方法。2.掌握控制系統時域效能指標的測量方法。二 實驗儀器 1 el at iii 型自動控制系統實驗箱一台 2 計算機一台 三 實驗原理 1 模擬實驗的基本原理 控制系統模擬實驗採用復合網路法來模擬各種典型環節，即利用運...