自动控制原理实验教学.ppt

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1、 自动控制原理实验教学课件自动控制原理实验教学课件 信息学院自控原理实验室信息学院自控原理实验室开始播放开始播放自动控制原理自动控制原理实验项目实验项目l实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真l实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应l实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究l实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量l实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计返回实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验线路及原理实验方法及步骤 实验报告及要求实

2、验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验方法及步骤 1.1.利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节 (可参考本实验附录可参考本实验附录)的模拟电路并连接好实验电路的模拟电路并连接好实验电路.2.2.连接好采集卡接口单元与连接好采集卡接口单元与PCPC上位机的通信线。待上位机的通信线。待 接线完成并检查无误后，操作接线完成并检查无误后，操作“THBDC-1THBDC-1”软件。软件。3 3参参照照本本实实验验步步骤骤1 1、2 2，依依次次构构建建相相应应的的积积分分环环

3、节节、比比例例积积分分环环节节、比比例例微微分分环环节节、比比例例积积分分微微分分环环节节及及惯惯性性环环节节；并并观观察察各各个个环环节节实实验验波波形形及参数。及参数。注注意意：凡凡是是带带积积分分环环节节的的，都都需需要要在在实实验验前前按按下下“锁锁零零按按钮钮”对对电电路路的的积分电容放电；实验时再次按下积分电容放电；实验时再次按下“锁零按钮锁零按钮”取消锁零。取消锁零。4 4点点击击“仿仿真真平平台台”按按钮钮，根根据据环环节节的的传传递递函函数数，在在“传传递递函函数数”栏栏中中填入该环节的相关参数填入该环节的相关参数 。5 5根据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。根

4、据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。返回 实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验报告及要求l1 1画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。l2 2写出各典型环节的传递函数。写出各典型环节的传递函数。l3 3根根据据测测得得的的典典型型环环节节单单位位阶阶跃跃响响应应曲曲线线，分分析析参参数数变变化化对对动动态态特性的影响。特性的影响。返回实验设备和仪器THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实验平台计算机控制技术实验平台 USBUSB数据采集卡数据采集卡 计算机计算机返回实验一实验一

5、典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验思考题l1 1用用运运放放模模拟拟典典型型环环节节时时，其其传传递递函函数数是是在在什什么么假假设设条件下近似导出的？条件下近似导出的？l2 2积积分分环环节节和和惯惯性性环环节节主主要要差差别别是是什什么么？在在什什么么条条件件下下，惯惯性性环环节节可可以以近近似似地地视视为为积积分分环环节节？而而又又在在什什么么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？l3 3在在积积分分环环节节和和惯惯性性环环节节实实验验中中，如如何何根根据据单单位位阶阶跃跃响响应应曲曲线线的的波波形形，确确定定积积分分环

6、环节节和和惯惯性性环环节节的的时时间间常常数？数？返回实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验线路及原理l自自控控系系统统是是由由比比例例、积积分分、微微分分、惯惯性性等等典典型型环环节节按按一一定定的的关关系系连连接接而而成。熟悉这些环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。成。熟悉这些环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。l在在附附录录中中介介绍绍了了典典型型环环节节的的传传递递函函数数、理理论论的的阶阶跃跃响响应应曲曲线线和和环环节节的的模模拟电路图。拟电路图。l图1-1 比例环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线 图1-2 积分环节

7、的模拟电路图和单位阶跃响应曲线 l 图1-3惯性环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线返回返回USB数据采集卡返回计算机计算机返回THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论型控制理论型控制理论 计算机控制技术实验平计算机控制技术实验平计算机控制技术实验平计算机控制技术实验平台台台台实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验目的 1 1熟悉并掌握熟悉并掌握THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。验平台及上位机软件的使用方法。2 2熟熟悉悉各各典典型型环环节节的的电电路路传传递递函函数数及及其其

8、特特性性，掌掌握握典典型环节的电路模拟与软件仿真研究。型环节的电路模拟与软件仿真研究。3 3测测量量各各典典型型环环节节的的阶阶跃跃响响应应曲曲线线，并并了了解解参参数数变变化化对其动态特性的影响。对其动态特性的影响。返回实验一实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真典型环节的电路模拟与软件仿真实验内容 1 1设计并组建各典型环节的模拟电路；设计并组建各典型环节的模拟电路；2 2测测量量各各典典型型环环节节的的阶阶跃跃响响应应，并并研研究究参参数数变变化化对对其其输出响应的影响；输出响应的影响；3 3在在上上位位机机界界面面上上，填填入入各各典典型型环环节节数数学学模模型型的的实实际际参参数数，据

9、据此此完完成成它它们们对对阶阶跃跃响响应应的的软软件件仿仿真真，并并与与模模拟电路测试的结果相比较。拟电路测试的结果相比较。返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验线路及原理实验方法及步骤 实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验方法及步骤 1.1.设计设计(具体可参考本实验附录的图具体可参考本实验附录的图2-2)2-2)一个由积分环节（积分一个由积分环节（积分环节锁零端的使用请参考实验一的相关步骤）和一个惯性环节相环节锁零端的使用请参考实验一的相关步骤）和一个惯性环节相串联组成的二阶闭环

10、系统的模拟电路。串联组成的二阶闭环系统的模拟电路。2.2.观察二阶系统模拟电路的阶跃响应特性，并测出其超调量和调观察二阶系统模拟电路的阶跃响应特性，并测出其超调量和调整时间整时间 。3 3改改变变二二阶阶系系统统模模拟拟电电路路的的开开环环增增益益K(K(改改变变图图2-22-2所所示示电电路路中中RxRx的的阻阻值值，具具体体数数值值参参考考本本实实验验附附录录)，观观测测当当阻阻尼尼比比为为不不同同值值时时系系统的动态性能。统的动态性能。4 4利利用用上上位位机机界界面面提提供供的的软软件件仿仿真真功功能能，完完成成上上述述两两个个典典型型线线性定常系统的动态性能研究，并与实验中观察的波形

11、相比较。性定常系统的动态性能研究，并与实验中观察的波形相比较。5 5根据计算机保存的实验参数及波形，完成实验报告。根据计算机保存的实验参数及波形，完成实验报告。返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验报告及要求l1根据附录中的图根据附录中的图2-1和图和图2-3画出二阶定常系统的实验电路图，画出二阶定常系统的实验电路图，写出它们的闭环传递函数，并标明电路中的各参数。写出它们的闭环传递函数，并标明电路中的各参数。l2根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时间常和时间常数数T对系统动态特性及稳定性的影响。对系统动态特性

12、及稳定性的影响。l3设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。确定该系统的时间常数。返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验设备和仪器THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实验平台计算机控制技术实验平台 USBUSB数据采集卡数据采集卡 计算机计算机返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验思考题l1如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？l2在电路模拟系统中，如何实现负

13、反馈和单位负反馈？在电路模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？l3为什么本实验中二阶对阶跃输入信号的稳态误差都为零？为什么本实验中二阶对阶跃输入信号的稳态误差都为零？返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验线路及原理l本实验是研究二阶的瞬态响应。为了使二阶系统的研究具有普遍本实验是研究二阶的瞬态响应。为了使二阶系统的研究具有普遍性意义，通常把它的闭环传递函数写如下的标准形式：性意义，通常把它的闭环传递函数写如下的标准形式：l式中式中系统的阻尼比，系统的无阻尼自然频率。任何的二阶系系统的阻尼比，系统的无阻尼自然频率。任何的二阶系统都可以化为上述的标准形式。对于不同的系

14、统，它们的统都可以化为上述的标准形式。对于不同的系统，它们的和所包和所包含的内容也是不同的。含的内容也是不同的。l调节系统的开环增益调节系统的开环增益K，可使系统的阻尼比分别为：，可使系统的阻尼比分别为：01三种。对应于这三种情况下系统的阶跃响应曲线，在实验中三种。对应于这三种情况下系统的阶跃响应曲线，在实验中都能观测到，它们分别为附录中的图都能观测到，它们分别为附录中的图23所示所示 l 图图2-2 二阶系统的模拟电路图二阶系统的模拟电路图返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验目的l1 1掌握线性定常系统动态性能指标的测试方法。掌握线性定常系统动态性能指标的测试方

15、法。l2 2研究线性定常系统的参数对其动态性能和稳定性的研究线性定常系统的参数对其动态性能和稳定性的影响。影响。返回实验二实验二 线性定常系统的瞬态响应线性定常系统的瞬态响应实验内容l 1 1观测二阶系统的阶跃响应，并测出其超调量和调整观测二阶系统的阶跃响应，并测出其超调量和调整时间。时间。l2 2调节二阶系统的开环增益调节二阶系统的开环增益K K，使系统的阻尼比，使系统的阻尼比=，测出此时系统的超调量和调整时间。测出此时系统的超调量和调整时间。返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验线路及原理实验方法及步骤 实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回

16、 实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验方法及步骤 1.1.利用实验平台上的通用电路单元，设计利用实验平台上的通用电路单元，设计(具体可参考本实验附录中的图具体可参考本实验附录中的图3-2)3-2)一个由两个惯性环节组成的一个由两个惯性环节组成的0 0型二阶闭环系统的模拟电路。型二阶闭环系统的模拟电路。2.2.观测观测0 0型二阶模拟电路的阶跃特性，保存实验曲线并测出其稳态误差。型二阶模拟电路的阶跃特性，保存实验曲线并测出其稳态误差。3 3参参考考实实验验步步骤骤2 2观观测测0 0型型二二阶阶模模拟拟电电路路的的斜斜坡坡响响应应曲曲线线，并并保保存存实实验验曲曲线，据

17、此确定其稳态误差线，据此确定其稳态误差。4 4参参考考实实验验步步骤骤1 1、2 2、3 3，设设计计一一个个由由一一个个积积分分环环节节和和一一个个惯惯性性环环节节组组成成的的型型二二阶阶闭闭环环系系统统的的模模拟拟电电路路。并并用用上上位位机机软软件件“THBDC-1THBDC-1”观观测测该该系统的阶跃特性和斜坡特性系统的阶跃特性和斜坡特性。5 5设设计计一一个个由由两两个个积积分分环环节节和和一一个个比比例例微微分分环环节节组组成成的的型型二二阶阶闭闭环环系系统统的的模模拟拟电电路路。并并用用上上位位机机软软件件“THBDC-1THBDC-1”观观测测该该系系统统的的斜斜坡坡特特性性和

18、和抛抛物线特性物线特性 。返回 实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验报告及要求l1画出画出0型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。l2画出画出型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。l3画出画出型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在

19、单位斜坡和单位抛物线函数作用下的稳态误差。在单位斜坡和单位抛物线函数作用下的稳态误差。返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验设备和仪器THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实验平台计算机控制技术实验平台 USBUSB数据采集卡数据采集卡 计算机计算机返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验思考题l1为什么为什么0型系统不能跟踪斜坡输入信号？型系统不能跟踪斜坡输入信号？l2为什么为什么0型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在？型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在？l3为使系统的稳态误差减小，系统的开环增益应取大些还是小些

20、为使系统的稳态误差减小，系统的开环增益应取大些还是小些？返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验线路及原理l下图为控制系统的方框图：下图为控制系统的方框图：ll该系统误差该系统误差E(S)的表达式为的表达式为l式中式中G(S)和和H(S)分别为系统前向通道和反馈通道中的传递函数。分别为系统前向通道和反馈通道中的传递函数。由上式可知，系统的误差不仅与其结构参数有关，而且也与其输由上式可知，系统的误差不仅与其结构参数有关，而且也与其输入信号入信号R(S)的大小有关。本实验就是研究系统的稳态误差与上述的大小有关。本实验就是研究系统的稳态误差与上述因素间的关系。因素间的关系。

21、l 返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验目的l1 1了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差。态误差。l2 2了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差。态误差。l3 3研究系统的开环增益研究系统的开环增益K K对稳态误差的影响。对稳态误差的影响。返回实验三实验三 线性系统稳态误差的研究线性系统稳态误差的研究实验内容l 1 1观测观测0 0型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应，并测出型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应，并测出它们的稳态误差。它们的稳态误差。l2 2观测观

22、测型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应，并测出型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应，并测出它们的稳态误差。它们的稳态误差。l3 3观测观测型二阶系统的单位斜坡和抛物线响应，并测型二阶系统的单位斜坡和抛物线响应，并测出它们的稳态误差。出它们的稳态误差。返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验线路及原理实验方法及步骤 实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验方法及步骤 1.1.利用实验平台上的通用电路单元，设计一个惯性环节的模拟电路。利用实验平台上的通用电路单元，设计一个惯性环节的

23、模拟电路。2.2.待接线完成并检查无误后，在待接线完成并检查无误后，在PCPC机上启动机上启动“THBDC-1THBDC-1”软件软件 ,保存实验保存实验波形。波形。3 3参参考考实实验验步步骤骤2 2观观测测0 0型型二二阶阶模模拟拟电电路路的的斜斜坡坡响响应应曲曲线线，并并保保存存实实验验曲曲线，据此确定其稳态误差线，据此确定其稳态误差。4 4用用实实验验平平台台上上的的通通用用电电路路单单元元，设设计计一一个个二二阶阶闭闭环环系系统统的的模模拟拟电电路路。完成二阶系统闭环频率特性曲线的测试完成二阶系统闭环频率特性曲线的测试.5 5点点击击“仿仿真真平平台台”按按钮钮，观观测测该该电电路路

24、的的仿仿真真曲曲线线（BodeBode图图），并并与与电电路模拟研究的结果相比较。路模拟研究的结果相比较。6根据实验时存储的波形完成实验报告根据实验时存储的波形完成实验报告.返回 实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验报告及要求l1写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图。写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图。l2把实验测得的数据和理论计算数据列表，绘出它们的把实验测得的数据和理论计算数据列表，绘出它们的Bode图，图，并分析实测的并分析实测的Bode图产生误差的原因。图产生误差的原因。返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测

25、量典型环节和系统频率特性的测量实验设备和仪器THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实验平台计算机控制技术实验平台 USBUSB数据采集卡数据采集卡 计算机计算机返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验思考题l1在实验中如何选择输入正弦信号的幅值？在实验中如何选择输入正弦信号的幅值？l2用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入Y轴，被测系统的输出信号送至轴，被测系统的输出信号送至X轴，则根据椭圆光点的转动方向，轴，则根据椭圆光点的转动方向，如何确定相位的超前和滞后？如何确

26、定相位的超前和滞后？l3根据上位机测得的根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验线路及原理l设设G(S)为一最小相位系统（环节）的传递函数。如在它的输入端为一最小相位系统（环节）的传递函数。如在它的输入端施加一幅值为施加一幅值为Xm、频率为的正弦信号，则系统的稳态输出、频率为的正弦信号，则系统的稳态输出 得出系统输出，输入信号的幅值比得出系统输出，输入信号的幅值比l显然，是输入显然，

27、是输入X(t)频率的函数，故称其为幅频特性。如用频率的函数，故称其为幅频特性。如用db（分（分贝）表示幅频值的大小。在实验时，只需改变输入信号频率的大贝）表示幅频值的大小。在实验时，只需改变输入信号频率的大小（幅值不变），就能测得相应输出信号的幅值小（幅值不变），就能测得相应输出信号的幅值Ym，代入上式，代入上式，就可计算出该频率下的对数幅频值。根据实验作出被测系统就可计算出该频率下的对数幅频值。根据实验作出被测系统(环节环节)的对数幅频曲线，就能对该系统（环节）的数学模型作出估计。的对数幅频曲线，就能对该系统（环节）的数学模型作出估计。与上述因素间的关系。与上述因素间的关系。l 返回实验四实

28、验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验目的l1 1了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法。了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法。l2 2根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。返回实验四实验四 典型环节和系统频率特性的测量典型环节和系统频率特性的测量实验内容l 1 1惯性环节的频率特性测试。惯性环节的频率特性测试。l2 2二阶系统频率特性测试。二阶系统频率特性测试。l3 3 由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函数。数。l4 4用软件仿真的方法，求取惯性环节和二阶系统的频

29、用软件仿真的方法，求取惯性环节和二阶系统的频率特性。率特性。返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验线路及原理实验方法及步骤 实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验方法及步骤 1.1.利用实验台上的各通用单元，组建所设计二阶闭环系统的模拟利用实验台上的各通用单元，组建所设计二阶闭环系统的模拟电路图。电路图。2.2.在在PCPC机上启动机上启动“THBDC-1THBDC-1”软件。在系统的输入端输入一阶跃软件。在系统的输入端输入一阶跃信号，观测该系统的稳定性和动态性能指标。信号，观

30、测该系统的稳定性和动态性能指标。3 3参参阅阅本本实实验验的的附附录录，按按对对系系统统性性能能指指标标的的要要求求设设计计串串联联校校正正装置的传递函数和相应的模拟电路。装置的传递函数和相应的模拟电路。4 4参参考考实实验验步步骤骤1 1、2 2、3 3，设设计计一一个个由由一一个个积积分分环环节节和和一一个个惯惯性性环环节节组组成成的的型型二二阶阶闭闭环环系系统统的的模模拟拟电电路路。并并用用上上位位机机软软件件“THBDC-1THBDC-1”观测该系统的阶跃特性和斜坡特性观测该系统的阶跃特性和斜坡特性。5 5把把校校正正装装置置串串接接到到步步骤骤1 1所所设设计计的的二二阶阶闭闭环环系

31、系统统的的模模拟拟电电路路中中。然然后后输输入入一一阶阶跃跃信信号号，观观测测该该系系统统的的稳稳定定性性和和动动态态性性能能指指标标。观观察是否达到设计要求。察是否达到设计要求。6根据实验时存储的波形完成实验报告。根据实验时存储的波形完成实验报告。返回 实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验报告及要求l1自行设计一个二阶系统自行设计一个二阶系统,并画出它的电路图。并画出它的电路图。l2根据对系统性能的要求，设计系统的串联校正装置，并画出它根据对系统性能的要求，设计系统的串联校正装置，并画出它的电路图。的电路图。l3根据实验结果，画出校正前系统的阶跃响应曲线及相应的

32、动态根据实验结果，画出校正前系统的阶跃响应曲线及相应的动态性能指标。性能指标。l4观测引入校正装置后系统的阶跃响应曲线，并对实验所得的性观测引入校正装置后系统的阶跃响应曲线，并对实验所得的性能指标与理论计算值作比较。能指标与理论计算值作比较。l5实时调整校正装置的相关参数，使系统的动、静态性能均满足实时调整校正装置的相关参数，使系统的动、静态性能均满足设计要求。设计要求。返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验设备和仪器THBDC-1THBDC-1型控制理论型控制理论计算机控制技术实验平台计算机控制技术实验平台 USBUSB数据采集卡数据采集卡 计算机计算机返回实

33、验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验思考题l1加入超前校正装置后，为什么系统的瞬态响应会变快？加入超前校正装置后，为什么系统的瞬态响应会变快？l2什么是超前校正装置和滞后校正装置，它们各利用校正装置的什么是超前校正装置和滞后校正装置，它们各利用校正装置的什么特性对系统进行校正？什么特性对系统进行校正？l3实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差？返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验线路及原理l下图是一串联校正系统的方块图：下图是一串联校正系统的方块图：l图中校正装置

34、图中校正装置Gc（S）与实验电路）与实验电路G0（S）是串联相连接。串联）是串联相连接。串联校正装置有两种：一种是超前校正，它是利用超前校正装置的相校正装置有两种：一种是超前校正，它是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能；另一种是滞后校正，它是利位超前特性来改善系统的动态性能；另一种是滞后校正，它是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足静态性能的用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足静态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。本实验采用串联超前校正，前提下又能满足其动态性能的要求。本实验采用串联超前校正，使校正后的系统同时能满足动态和稳态性能的要求。使校正后的系统

35、同时能满足动态和稳态性能的要求。l 返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验目的实验目的l1 1熟悉串联校正装置的结构和特性；熟悉串联校正装置的结构和特性；l2 2掌握串联校正装置的设计方法和系统的实时调试技掌握串联校正装置的设计方法和系统的实时调试技术。术。返回实验五实验五 二阶系统的分析及校正设计二阶系统的分析及校正设计实验内容实验内容l 1 1观测未加校正装置时系统的动、静态性能。观测未加校正装置时系统的动、静态性能。l2 2按动态性能的要求，分别用时域法或频域法（期望按动态性能的要求，分别用时域法或频域法（期望特性）设计串联校正装置，使特性）设计串联校正装置，使Mp=20%Mp=20%，ts=1 sts=1 s。l3 3观测引入校正装置后系统的动、静态性能，并予以观测引入校正装置后系统的动、静态性能，并予以实时调试，使之动、静态性能均满足设计要求。实时调试，使之动、静态性能均满足设计要求。l4 4利用上位机软件，分别对校正前和校正后的系统进利用上位机软件，分别对校正前和校正后的系统进行仿真，并与上述模拟系统实验的结果相比较。行仿真，并与上述模拟系统实验的结果相比较。返回