控制实验报告四线性系统串联校正

实验报告4报告名称：线性系统串联校正学号：3130104315姓名：巴蒙班级：机电1302实验成员：杨鹏飞实验时间：周五下午3：15一、实验目的1、熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态性能的影响。2、掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。二、实验内容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。三、实验过程及分析1、实验用未加矫正二阶闭环系统的方块图和模拟电路如下所示容易知道其开环传递函数为：则其闭环传递函数为：式子中𝜔𝑛=√50=7.07，ξ=1𝜔𝑛=0.141，因此，未加矫正装置时系统的超调量为63%，调节时间为4s，静态速度误差系数KV等于该Ⅰ型系统的开环增益为25，单位是1/s。2、串联校正的目标（1）超调量MP≤25%（2）调节时间（过渡过程时间）ts≤1s（3）校正后系统开环增益（静态速度误差系数）KV251/s3、从对超调量要求可以得到2125pMe%，于是有0.4。由41snts可以得到4n。因为要求KV251/s，故令校正后开环传递函数仍包含一个积分环节，且放大系数为25。设串联校正装置的传递函数为D(s),则加串联校正后系统的开环传递函数为25()()()(0.51)DsGsDsss采用相消法，令0.51()1sDsTs（其中T为待确定参数），可以得到加校正后系统的闭环传递函数为2()()25()1251()()DsGsTWsDsGsssTT对校正后二阶系统进行分析，可以得到225nT21nT综合考虑校正后的要求，取T=0.05s,此时22.36n1/s,0.45，它们都能满足校正目标要求。最后得到校正环节的传递函数为0.51()0.051sDss4、加校正后的模拟电路图如下所示：5、实验图像下图为未加矫正环节的实验图像（其坐标单位为1000ms/div），可以看到系统超调量较大，调节时间很长，大概取4格坐标格，即约为4s，最后的误差较难看出。下图是校正后的实验图像（其坐标单位为400ms/div），可以看出系统超调量明显减小，并且在这个图像中可以估计台调节时间为1.5格即0.6s，说明满足要求，校正装置起到了预期的作用。四、软件仿真未加矫正环节时：系统的开环伯德图系统的闭环伯德图系统的闭环对阶跃信号的响应加上校正环节后：校正环节的开环伯德图校正后的系统对阶跃信号的响应五、实验心得通过这次实验，我们对线性系统的串联校正有了更深刻的了解，尤其是相消法这种校正环节的设计方式，与在理论课中老师讲授的方法不同，开拓了我们的视野。