實驗五校正實驗 西電

1、實驗五 校正實驗一實驗?zāi)康?了解和掌握超前校正的原理。2了解和掌握利用閉環(huán)和開環(huán)的對數(shù)幅頻特性和相頻特性完成超前校正網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的計算。3掌握在被控系統(tǒng)中如何串入超前校正網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個性能滿足指標(biāo)要求的新系統(tǒng)的方法。 二實驗原理超前校正的原理是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性，使中頻段斜率由-40dB/dec變?yōu)?20 dB /dec并占據(jù)較大的頻率范圍，從而使系統(tǒng)相角裕度增大，動態(tài)過程超調(diào)量下降；并使系統(tǒng)開環(huán)截止頻率增大，從而使閉環(huán)系統(tǒng)帶寬也增大，響應(yīng)速度也加快。超前校正網(wǎng)絡(luò)的電路圖及伯德圖見圖5-1。 圖5-1 超前校正網(wǎng)絡(luò)的電路圖及伯德圖超前校正網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為： （5-1）網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)為： ，

2、 （5-2）在設(shè)計超前校正網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)的最大超前相位角盡可能出現(xiàn)在校正后的系統(tǒng)的幅值穿越頻率c處，即m=c。 網(wǎng)絡(luò)的最大超前相位角為： 或為： （5-3）處的對數(shù)幅頻值為： （5-4）網(wǎng)絡(luò)的最大超前角頻率為： （5-5）從式（5-1）可知，接入超前校正網(wǎng)絡(luò)后被校正系統(tǒng)的開環(huán)增益要下降a倍，因此為了保持與系統(tǒng)未校正前的開環(huán)增益相一致，接入超前校正網(wǎng)絡(luò)后，必須另行提高系統(tǒng)的開環(huán)增益a倍來補(bǔ)償。三實驗內(nèi)容及步驟 1觀測被控系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和相頻特性，對數(shù)幅頻特性的截止頻率c，相位裕度，按“校正后系統(tǒng)的相位裕度”要求,設(shè)計校正參數(shù)，構(gòu)建校正后系統(tǒng)。2觀測校正前、后的時域特性曲線，並測量校正前

3、、后系統(tǒng)的超調(diào)量Mp、峰值時間tP、上升時間tr、調(diào)整時間ts。3觀測校正前、后的頻域特性曲線，並測量校正前、后系統(tǒng)的相位裕度、截止頻率c、。4根據(jù) “校正后系統(tǒng)的相位裕度”要求,設(shè)計校正參數(shù)，構(gòu)建校正后系統(tǒng)，畫出其系統(tǒng)模擬電路圖和階躍響應(yīng)曲線，觀測校正后相位裕度、截止頻率c、超調(diào)量Mp、峰值時間tP、上升時間tr、調(diào)整時間ts，并填入實驗報告的數(shù)據(jù)記錄表中。1未校正系統(tǒng)的時域特性的測試圖5-2 未校正系統(tǒng)模擬電路圖計算未校正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 測量未校正系統(tǒng)的時域特性曲線及動態(tài)性能指標(biāo)，填入數(shù)據(jù)記錄表中。TpTrTsWc角2未校正系統(tǒng)的頻域特性的測試圖5-3 未校正系統(tǒng)頻域特性測試的模擬

4、電路圖測量未校正系統(tǒng)的頻域特性曲線及動態(tài)性能指標(biāo)，填入數(shù)據(jù)記錄表中。3超前校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計設(shè)計要求校正后系統(tǒng)的相位裕度50°4、串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的頻域特性的測試串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)頻域特性測試的模擬電路圖見圖5-4。圖5-4 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)頻域特性測試的模擬電路圖圖5-5校正網(wǎng)絡(luò)（部分）連線示意圖5、串聯(lián)超前校正系統(tǒng)的時域特性的測試串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)時域特性測試的模擬電路圖見圖5-6。圖5-6 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)時域特性測試的模擬電路圖 校正后：Tp mpTrTsWc角四、實驗數(shù)據(jù)記錄 性能指標(biāo)系統(tǒng)超調(diào)量峰值時間 tp上升時間 tr調(diào)節(jié)時間 ts截止頻率 c相位裕度 未校正系統(tǒng)69.4%0.235 0.128 1.905 13.30 13.34加超前校正環(huán)節(jié) 14.96%0.230 0.144