自动控制原理实验报告3doxc

成绩北京航空航天大学自动控制原理实验报告学院自动化专业方向飞控班级120321学号12031112学生姓名刘岳洋指导教师自动控制与测试教学实验中心自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心1实验三串联校正实验时间实验编号同组同学一、实验目的1.了解和掌握串联校正的分析和设计方法。2.研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。二、实验内容1、设计串联超前校正，并验证。2、设计串联滞后校正，并验证。三、实验原理1.系统结构如图所示：图3-1其中𝐺𝐶（s）为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式来实现。2.系统模拟电路图如图：自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心23.未加校正时𝐺𝐶(s)=14、加串联超前校正时𝐺𝐶(s)=𝑎TS+1𝑇𝑆+1，a1给定a=2.44，T=0.26，则𝐺𝐶(s)=0.63S+10.26𝑆+15、加串联滞后校正时𝐺𝐶(s)=𝑏TS+1𝑇𝑆+1，b1给定a=0.12，T=83.33，则𝐺𝐶(s)=10S+183.33𝑆+1四、实验设备1.HHMN-1型电子模拟机一台。、2.PC机一台。3.数字式万用表一块。五、实验步骤1.熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法。将各运算放大器接成比例器，通电调零。断开电源，按照系统结构图和系统传递函数计算电阻和电容的取值，并按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。2.将D/A1与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端Uo连接（此处连接必须谨慎，不可接错）。线路接好后，经教师检查后再通电。3.在WindowsXP桌面用鼠标双击“MATLAB”图标后进入，在命令行处键入“autolab”进入实验软件系统。4.在系统菜单中选择实验项目，选择“实验三”，在窗口左侧选择“实验模型”，其它步骤察看概述3.2节内容。5.分别完成不加校正、加入超前校正、加入滞后校正的实验。在系统模型上的“ManualSwitch”处可设置系统是否加入校正环节，在“Gc(s)”处可设置校正环节的传递函数。6.绘制以上三种情况时系统的波特图。7.采用示波器“Scope”观察阶跃响应曲线。观测试验结果，记录实验数据，绘制实验结果图形，完成实验报告。8.研究性实验方法。实验者可自行确定系统传递函数，同时设计校正环节，并建立系统的SIMULINK模型，验证自动控制理论相关的理论知识。实现步骤可查看概述3.3节内容。六、实验结果1、实验中的参数为：自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心3𝑅1=1𝑀Ω𝐶1=1𝜇𝐹𝑅2=5𝑜𝑜𝐾Ω𝐶2=0.47𝜇𝐹𝑅3=2𝑀Ω2、响应曲线及波特图（1）原系统响应曲线及波特图原响应曲线自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心4原系统波特图（2）加串联超前校正响应曲线及波特图超前校正响应曲线自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心5超前校正波特图（3）滞后校正响应曲线及波特图滞后校正响应曲线自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心6滞后校正波特图3、实验数据指标系统调节时间/s超调量/%截止频率/(rad/s)相对稳定裕度/度模稳定裕度原系统5.894045.931.879128.02∞超前校正系统2.353722.372.376347.3714∞滞后校正系统14.567517.818820.448954.8055∞七、结果分析从频域方面来讨论，超前校正和滞后校正均提高了系统的稳定裕度。然而其作用方式与作用结果是不同的。从结果上看，超前校正增大了系统的截止频率，这使得系统更易受到高频噪声的干扰。而滞后校正使截止频率降低。从作用机理来看，超前校正利用校正器自身的相位超前来拔高系统的相稳定裕度角；而滞后校正是通过提高系统的截止频率来改善稳定裕度的，校正器自身的相位对稳定裕度并没有直接贡献。从时域来看，超前校正和滞后校正都能减小系统的超调量。滞后校正改善超调量的效果特别显著，但是其也增大了系统的调节时间；超前校正虽然在超调量上改善的不如滞后校正多，但却能显著减少系统调节时间。八、收获、体会及建议这次实验课也是超前于理论课的，所以在做实验之前要仔细预习，但是还是有很多小细节没有太懂，不过很多讨论还是与现在的知识结合的，对之后的理论课也是很好的预习作用。自动控制原理实验报告自动控制与测试教学实验中心7