中北大學自動控制實驗報告

比例環節：

分析：此處，k等於-2，按比例放大-2倍，且輸出訊號幾乎同步響應輸入訊號，符合要求，其中有雜訊干擾，曲線不夠平滑。

慣性環節：

分析：此處k取2，使輸出訊號放大原訊號的2倍，但由於慣性，輸出存在延時，慣性越大，時間常數越大，可以看出，此處時間常數較小。

積分環節：

分析：積分環節是通過電容緩衝，輸入量的積分與輸出量的積分成正比，使輸出訊號在一定範圍內從零放大到無窮大，而時間常數t是表徵上公升快慢的物理量，可以看出，實驗結果在排除雜訊訊號的情況下符合要求。

微分環節：

分析：微分正好與積分相反，當輸入乙個階躍訊號，則輸出乙個尖脈衝，時間常數t反映該脈衝的寬度，可以看出，實驗結果基本滿足要求。

二階系統：

無阻尼（ =0

分析：無阻尼，相當於二階系統在**過程中沒有衰減，振幅為3v，週期為284ms，等幅**，實驗結果基本符合要求。

欠阻尼（0<<1）：

分析：欠阻尼狀態，輸出訊號很快達到穩定值，但並不能馬上穩定，首次有乙個最大超調量，而後衰減**趨於平穩，阻尼越小，**幅度越大。

3.臨界阻尼（=1

分析：臨界阻尼情況下，理論上基本無**，大約經過344ms達到穩定狀態。雖然沒有**，但響應時間太慢，實驗結果基本符合要求。

4.過阻尼（>1）

分析：過阻尼狀態，很難接近穩態，無**。但由於實驗中有附加訊號輸入，再加上輸入訊號幅值不大，故而曲線不夠平滑。

1. 串聯超前校正（開關s斷開：未校正開關s閉合：校正後）

分析：串聯超前校正前，原系統通過乙個積分環節和乙個慣性環節，其輸出類似於且阻尼二階系統，在達到穩定時**次數較多，低頻段不穩定。相位超前校正相當於乙個高通濾波器，濾掉了低通部分，使剪下頻率後移，增加快速性，由比例微分校正裝置完成，如電路圖。

校正後，低頻段平穩，超調量減小。

2.串聯滯後校正（s斷開：未校正s閉合：校正後）

分析：原系統經過乙個積分環節和兩個慣性環節，其輸出相當於無阻尼**，對於系統很不利。而相位滯後校正裝置相當於乙個低通濾波器，將高頻部分濾掉，使其平穩，在這裡加了乙個比例積分校正裝置，使剪下頻率前移，增加它的平穩性。

實驗時，500歐姆的電阻太大，比例放大太小，不能得到滿意結果，應改為200歐姆，便可符合要求。

3串聯滯後—超前校正（s斷開：未校正）（s閉合：校正後）

分析：原系統分別通過乙個積分環節和兩個慣性環節，系統響應太快，也不穩定。滯後—超前校正，相當於乙個帶通濾波器，由比例積分微分環節構成。使快速性和穩定性都達到要求。

波特圖乃奎斯特圖

分析：系統通過乙個積分環節，乙個慣性環節和乙個比例環節，幅頻特性在低頻段20倍衰減，同過慣性環節，變為40倍衰減，如圖，基本符合。系統右半平面無極點，無零點，頻率從正無窮變為負無窮，系統穩定。