哈工大自控實(shí)驗(yàn)3—采用PI的串聯(lián)校正

1、Harbin Institute of Technologyb/;/ 自動控制理論實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系： 電氣工程及自動化學(xué)院 班級： 姓名： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)名稱：采用PI的串聯(lián)校正同組人： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2015年12月24日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)三 采用PI的串聯(lián)校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解和觀測校正裝置對系統(tǒng)穩(wěn)定性及瞬態(tài)特性的影響。 2. 驗(yàn)證頻率法校正是否滿足性能要求。二、實(shí)驗(yàn)要求 1. 觀測未校正系統(tǒng)的穩(wěn)定性及瞬態(tài)響應(yīng)； 2. 觀測校正后系統(tǒng)的穩(wěn)定性及瞬態(tài)響應(yīng)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 1. TDN-AC/ACS教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一套 2. 萬用表 一塊四、實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容及步驟1、原系統(tǒng)的原理方塊圖未

2、校正系統(tǒng)的方塊圖如下所示：圖3.1 原系統(tǒng)方框圖要求設(shè)計(jì)PI串聯(lián)校正裝置，校正時(shí)使用期望特性開環(huán)傳遞函數(shù)為典型II型并使系統(tǒng)滿足下列指標(biāo)：，校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：校正后的方塊圖為：圖3.2 校正后系統(tǒng)方框圖2、 系統(tǒng)校正前后的模擬電路圖圖3.3校正前系統(tǒng)模擬電路圖圖3.4 系統(tǒng)校正后的模擬電路圖五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 未校正系統(tǒng)的性能指標(biāo)理論分析：系統(tǒng)固有部分的分析：原系統(tǒng)的開環(huán)傳函：對于二階系統(tǒng)：可得：，固有系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量為：調(diào)整時(shí)間：實(shí)驗(yàn)中測得的未校正系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如下所示：圖3.5 未校正系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線圖3.6 未校正系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線由響應(yīng)曲線可知：實(shí)測的系統(tǒng)的超調(diào)量為37.1

3、8%，調(diào)整時(shí)間為0.3125s。對比理論值與實(shí)際值，相差不大，在誤差允許的范圍內(nèi)，測量結(jié)果正確。2、 校正系統(tǒng)的性能指標(biāo)理論分析：校正參數(shù)設(shè)計(jì)如下：(1)對于具有中頻寬系統(tǒng)，時(shí)域響應(yīng)與頻域響應(yīng)的指標(biāo)間的經(jīng)驗(yàn)公式如下：(2)典型型系統(tǒng)的bode圖分析： 圖3.7 典型型系統(tǒng)的bode圖開環(huán)傳函：，中頻寬，振蕩度(3)系統(tǒng)要求的指標(biāo)要求：，。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式，可以得到得：，由，可得剪切頻率由，可得：，因此，從而確定期望的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，由此可得校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)如下：將上式和聯(lián)立，可以確定，則，而由于，則可確定，在本次試驗(yàn)中，選擇。綜上所述，選取校正裝置參數(shù)如下：實(shí)驗(yàn)中測得的校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如下所示： 圖3.8 校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線圖3.9 校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由響應(yīng)曲線可知：實(shí)測的系統(tǒng)的超調(diào)量為23.6%，調(diào)整時(shí)間為0.8359s。滿足題目要求。結(jié)果分析： 用bode圖繪制出了系統(tǒng)固有部分、期望和校正環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性，固有系統(tǒng)原來以-40dB/dec過橫軸，通過串入部分的校正作用，使幅頻特性以-20dB/dec過橫軸，改善了系統(tǒng)的暫態(tài)性能。圖3.10 系統(tǒng)固有部分、期望和校正環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性六、思考題1、試推導(dǎo)典型型系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)與中頻寬、的關(guān)系。解：，其中中頻寬，則。2、在本實(shí)驗(yàn)的典型II型系統(tǒng)校正外，還有