自動控制原理实验五.doc

学生姓名 学 号 成绩 系（院）别 专 业 班级 课程名称 实验日期 年 月 日 组 别 合作者 实 验 室 实验台号 指导教师 实验名称＿＿线性系统串联校正＿＿＿＿＿＿＿ 【实验目的】 1．熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态特性的影响。 2．掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。 【仪器设备】 ACCT-Ⅱ型自控控制原理实验装置、ACCT-Ⅱ型控制理论实验上位机程序、PC微机、并行通讯线、导线、电源； 【实验原理】 1．观测未校正系统的稳定性和动态特性。 2．按动态特性要求设计串联校正装置。 3．观测加串联校正装置后系统的稳定性和动态特性，并观测校正装置参数改变对系统性能的影响。 4．对线性系统串联校正进行计算机仿真研究，并对电路模拟与数字仿真结果进行比较研究。 平顶山学院电气信息工程学院实验报告 【实验过程】 1．利用实验设备，设计并连接一个未加校正的二阶闭环系统的模拟电路，完成该系统的稳定性和动态特性观测。 2．按校正目标要求设计串联校正装置传递函数和模拟电路。 3．利用实验设备，设计并连接一加串联校正后的二阶闭环系统的模拟电路，完成该系统的稳定性和动态特性观测。 4．改变串联校正装置的参数，使其性能指标满足预定要求。 5．利用上位机软件提供的软件仿真功能，完成线性系统串联校正的软件仿真研究，并对电路模拟与软件仿真结果进行比较研究。如何利用上位机软件提供的软件仿真功能，完成线性系统的软件仿真。 6．分析实验结果，完成实验报告。 【原始记录】 1、未加校正二阶闭环系统的方块图为： 　　　　　 未加校正二阶闭环系统的模拟电路为： 未加校正二阶系统的开环传递函数是： 未加校正二阶系统的闭环传递函数是： 由开环传递函数可知：开环增益，机电时间常数；系统类型是Ⅰ型系统，故静态速度误差系数 ；系统稳态误差系数； 由闭环传递函数可知: ，；故二阶系统是欠阻尼系统，即可得到该欠阻尼系统的超调量；调节时间（）； 此时该欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应如图所示：由此可以测得：、、；； 【数据处理】 2、串联校正的目标：要求加串联校正装置后的系统满足以下性能指标： （1）超调量　； （2）调节时间（过渡过程时间）； （3）校正后系统开环增益（静态速度误差系数） ； 3、串联校正后二阶系统的模拟电路图： 其中R1＝390 K ? R2＝R3＝200 K ? R4＝10 K ? ，C＝4.7uF； 串联校正后二阶系统开环传递函数是： 串联校正后二阶系统闭环传递函数是：，T是待定系数； 由开环传递函数可知，开环增益，系统类型仍是是Ⅰ型系统，故静态速度误差系数 ；系统稳态误差系数； 由闭环传递函数可知: ，；又要求加串联校正装置后的系统满足以下性能指标：，，也就是说，；解方程可以得到：，取；那么有 ；；校正环节的传递函数是 此时该欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应如图所示：由此 可以测得、、 ； 【结果分析】 未加校正环节的二阶系统得到结论： 未加校正时系统的稳定性和动态性能的观测结果与模拟电路的理论计算结果相差不大； 串联校正后的二阶系统得到结论： 串联校正时系统的稳定性和动态性能的观测结果满足各项性能指标要求，设计的串联校正装置是合理的； 【问题讨论】 问题：按校正目标要求设计串联校正装置传递函数和模拟电路？ 答：按校正目标要求设计串联校正装置传递函数是 按校正目标要求设计串联校正装置的模拟电路是PD环节（比例微分环节）： 参数：R1＝390 K ? ， R2＝R3＝200 K ? ，R4＝10 K ? ，C＝4.7uF；  - 3 -