东南大学自动化自控原理实验六串联校正研究.doc

东南大学自动化学院
实验报告
课程名称: 自动控制实验
实验名称: 实验六串联校正研究
院(系): 自动化专业: 自动化
姓名: 吕阳学号: 080111
实验室: 实验组别:
同组人员: 实验时间:2013年 12 月 20 日
评定成绩: 审阅教师:
一、实验目的:
熟悉串联校正的作用和结构
掌握用Bode图设计校正网络
在时域验证各种网络参数的校正效果
二、预****与回答:
写出原系统和四种校正网络的传递函数,并画出它们的Bode图,请预先得出各种校正后的阶跃响应结论,从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。
答:G1(s)=
G2(s)=
G3(s)=
G4(s)=
原系统Bode图如下:
G(1)Bode图如下:
由G1(s)的Bode图可知,该校正能够将系统的截止频率减小,并且相位滞后,则会使系统的相角裕度小于0,从而使系统的响应时间变长,稳定性变差,并且低频段的斜率为0,系统稳态性能差,误差大。
G(1)接入系统时,系统Bode图如下:
G(2)Bode图如下:
由G2(s)的Bode图可知,该校正环节造成高频衰减,使截止频率减小,从而条件时间变长;又由于该滞后环节被安排在低频段,远离截止频率,因此可以使得相角裕度为正值,从而系统稳定。传递函数为0型,因此对阶跃信号的跟踪有一定误差。
G(2)接入系统时,系统Bode图如下:
G(3)Bode图如下:
由G3(s)的Bode图可知,该校正环节为超前校正,它会增大开环截止频率和系统带宽,其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后,最大超前角频率在开环截止频率附近,是系统相角裕度增大,从而改善了系统的瞬态性能,调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪仍然存在误差。
G(3)接入系统时,系统Bode图如下:
G(4)Bode图如下:
由G4(s)的Bode图可知,PID控制中低频段主要是滞后环节起作用,提高系统的无差度阶次,减少稳态误差;中高频段主要是超前环节起作用,增大截止频率和相角裕度,提高响应速度。
G(4)接入系统时,系统Bode图如下:
若只考虑减少系统的过渡时间,你认为用超前校正还是用滞后校正好?
答:超前校正能够将原开环系统的频率特性上调一定的高度,从而增大截止频率,因此用超前好。
请用简单的代数表达式说明用Bode图设计校正网络的方法
答:,并画出未校正的伯德图
’,若γ-γ’<0,或γ-γ’>65°,则不应采用超前校正
,计算校正环节时间常数T和aT
其中C(s)= ,T=
,则根据相角裕度重新选择截止频率,该频率处有,算出未校正系统该处的幅值,由此求出b,得到
C(s)= ,T=10/
三、实验原理:
(1)本校正采用串联校正方式,即在原被控对象串接一个校正网络,使控制系统满足性能指标。