自控第四次实验报告.docVIP

哈工大自动控制原理实验报告 姓名： XXX 学号： XXXXXXXXXX 班级： XXXXXXXX 课程名称： 自动控制理论 实验日期： 2014.XX.XX 实验成绩： 总成绩： 实验三 采用PI的串联校正 一、实验目的： 1、了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响。 2、验证频率法校正是否满足性能要求。 二、实验要求： 1、观测未校正系统的稳定性及瞬态响应。 2、观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。 三、实验仪器设备 1、TDN-AC/ACS 教学实验系统 一套 2、万用表 一块 四、实验原理、内容及步骤 1、原系统的原理方块图 未校正系统的方框图如图3—1所示 图3—1未校正系统的方框图 要求设计PI串联校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型II型并使系统满足下列指标： 校正网络的传递函数为： 校正后的方块图如图3—2所示 图3—2 校正后的方块图 2、系统校正前后的模拟电路图 图3—3系统校正前的模拟电路图 图3—4系统校正后的模拟电路图 3、实验内容及步骤 测量未校正系统的性能指标。 准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1 SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(t)接至示波器。 步骤：按图3—3接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，记录曲线及参数。 未校正：MP=34.68%25%, ts=0.51560.84S 不满足指标。 未校正系统分析：开环传函,特征方程为： , , 测量校正系统的性能指标 分析：要求设计PI串联校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型二型并使系统满足下列指标：=25% =0.84S 校正网络的传递函数为：（s）= 为比例积分环节 K=为比例放大环节 设计校正装置参数 由超调量和调整时间的公式Mp=exp(-)100%=25%得阻尼系数=0.4,带入Ts==0.84，得剪切频率为c=7.87，而c两侧与高频和低频的交接频率ω1和ω2必与ωc有一定的距离，为保证要求的相角裕度，ω1＝＝1.57，ω2＝7.87*2＝15.68 则期望的传函为Gc= 由（s）=，（s）= ，K= 可得R1=92.7Ω，C=6.47uF, =0.2,取R3=50kΩ,R2=250kΩ 准备：通过实际实验，根据理论计算，设计校正装置参数（实验时与理论计算有一定偏差） R1= 94.7K C =6.7 R2 = 250 K R3=50 K 步骤：按图3—4接线，加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线、参数值并适当调节参数值。记录达标的校正装置的实测曲线及参数。 Mp=18.1%, ts=0.625s 结果分析： 对于欠阻尼二阶振荡系统有Mp==exp（）100%，所以Mp完全由决定，越大Mp越小，所以适当增加到一定时刻（但必须在欠阻尼要求范围内），就可能满足对超调亮的要求的。超调时间Ts=(当00.8时)，与自然震荡角频率和阻尼系数都有关，因此只要调整好时间常数和阻尼系数就可能满足要求。 五、思考题 是推导典型II型开环放大倍数Ka与中频宽ω1、ω2的关系。 答：，， 由以上关系式容易推得系统开环放大倍数与中频宽、的关系为：。 在本实验的典型II型系统校正外，还有没有其它校正方式？ 答：还可以用反馈控制调节，反馈和前馈的复合控制。 实验四 具有微分负反馈的反馈校正 一、实验目的： 1、按给定性能指标，对固有模拟对象运用并联校正对数频率特性的近似作图法，进行反馈校正。 2、用实验验证理论计算结果 。 3、 熟悉期望开环传递函数为典型Ｉ型的参数计算及微分反馈校正调节器的实现。 二、实验要求： 1、观测未校正系统的稳定性及瞬态响应。 2、观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。 三、实验仪器设备 1、TDN-AC/ACS 教学实验系统 一套 2、万用表 一块 四、实验步骤、原理及内容： 1、未校正系统的性能指标 1）原系统的原理方块图 未校正系统的方框图如图1所示： 图1未校正系统的方框图 2）系统校正前的模拟电路图，