控制系统的串联校正研究(doc X页)

控制系统的串联校正研究（doc X页）

实验六 控制系统的串联校正研究 一、 实验目的 1． 学习用频率法分析研究系统的稳定性。

2． 根据待校正系统的特点， 确定串联校正方式的选择， 校正装置电路的设计和参数的计算。

3． 验证超前校正环节在系统中的校正作用及特点。 4． 验证滞后校正环节在系统中的校正作用及特点。 二、 实验仪器和设备 1． ZKⅠ 型自动控制原理模拟实验系统 一台 2． 超低频长余辉双线示波器 一台 3． 万用表 一只 三、 实验电路和原理 1、 超前校正环节 有源模拟电路如图 6-1 所示。 该电路对应的传递函数为： =C2/C11。

对应的 Bode 图如图 6-2 所示。

图 6-1 超前校正环节有源模拟电路 图 6-2 超前校正环节 Bode 图 2、 串联超前校正 待校正系统的实验电路如图 6-3 所示。

图 6-3 待校正系统的实验电路 参数选择：

R0=R1=R2=R3=R4=10K C1=10 F C2=C3=2. 2 F 其对应的 Bode 图如图 6-4 所示， 由图可知待校正系统的相位裕量很小。

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式中的 =RC1，

现要求加串联校正后系统的稳态精度不变， 相位裕量增加，稳定性增强。

校正后系统的 Bode 图如图 6-4 所示。

图 6-4 串联超前校正 Bode 图 3、 滞后校正环节 有源模拟电路如图 6-5 所示。 该电路对应的传递函数为： =R2/R11。

对应的 Bode 图如图 6-6 所示。

图 6-5 滞后校正环节有源模拟电路 图 6-6 滞后校正环节 Bode 图 4 串联滞后校正 待校正系统的实验电路如图 6-7 所示。

图 6-7 待校正系统的实验电路 参数选择：

R0=R1=R2= R4=10K R3=70 K C1= C2=10 F C3=2. 2 F 其对应的 Bode 图如图 6-8 所示， 由图可知待校正系统的相位裕量很小。

现要求加串联校正后系统的稳态精度不变， 相位裕量增加，稳定性增强。

校正后系统的 Bode 图如图 6-8 所示。

图 6-8 串联滞后校正 Bode 图 四、 实验内容及步骤 1． 串联超前校正 ① 按图 6-3 联接待校正系统实验电路。

式中的 =R1C，

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输入端加-1V 阶跃电压信号， 用示波器观察系统输出信号， 记录曲线， 与理论分析结论相比较是否一致。

② 按图 6-1 联接超前校正环节电路（ R=100K 、 C1=5. 3uF、C2=0. 9uF）， 并将其串接在原系统图 6-3 的第一环节之后。 系统输入端加-1V 阶跃电压信号， 用示波器观察系统输出信号， 记录响应曲线， 计算超调量， 调节时间， 与理论分析结论相比较， 验证校正效果。

2． 串联滞后校正 ① 按图 6-7 联接待校正系统实验电路。 输入端加-1V 阶跃电压信号， 用示波器观察输出信号， 记录输出信号曲线， 并与理论分析结论相比较。

② 按图 6-5 联接滞后校正环节电路（R1=167K 、 R2=670K 、C=10uF）， 并将其串接在图 6-7 电路的第一环节之后。

系统输入端加-1V 阶跃电压信号， 用示波器观察输出信号， 记录曲线， 计算超调量， 调节时间， 与理论分析结论相比较， 验证校正效果。

五、 思考题 1． 串联超前校正主要是利用校正环节的什么特性？ 什么样的系统适用于串联超前校正？ 对系统的校正效果如何？ 2． 串联滞后校正主要是利用校正环节的什么特性？ 什么样的系统适用于串联超前校正？ 对系统的校正效果如何？ 3． 将串联校正环节串接在系统的输入端处， 应怎样接线才能保证系统仍为单位负

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反馈？ 六、 实验报告要求 1． 在半对数坐标纸上画出待校正系统、 串联超前校正、 串联滞后校正和校正后的系统波德图。

2． 根据实验结果总结两种串联校正的优缺点， 它们分别适用于什么样的系统。

3． 滞后完成实验所规定的内容与要求。 4． 回答思考题。