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1、1.3线性系统的校正与状态反馈控制系统的校正与状态反馈就是在被控制对象已确定，在给定性能指标的前提下，要求 设计者选择控制器（校正网络）的结构和参数，使控制器和被控制对象组成一个性能满足指 标要求的系统。1.3.1频域法串联超前校正超期网络的特性是相角超前，幅值增加。串联超前校正的实质是将超前网络的最大超前 角设计在校正后系统的剪切频率wc处，提高校正后系统的相位裕度和剪切频率，从而改善 系统的动态性能。c频域法校正主要是通过对被控对象的开环对数幅频特性和相频特性（伯德图）观察和分 析实现的。1. 观测被控系统的开环对数幅频特性L（w）和相频特性9（w），幅值穿越频率wc，相位裕度Y，按“校正
2、后系统的相位裕度Y 要求，设计校正参数，构建校正后系统。C2. 观测校正前、后的时域特性曲线，并测量校正后系统的相位裕度Y 、超调量Mp、峰值时 间tp。3. 改变“校正后系统的相位裕度丫 ”要求，设计校正参数，构建校正后系统，画出其系统 模拟电路图和阶跃响应曲线，观测校正后相位裕勤、超调量Mp、峰值时间tp填入实验 报告。1. 未校正系统的时域特性的测试未校正系统的时域特性的测试模拟电路图见图1-3-1图1-3-1未校正系统的时域特性的测试模拟电路图图 1-3-1未校正系统的开环传递函数为：G（S）=60.2S (1+ 0.3S)实验内容及步骤：（1）构造模拟电路（2）运行、观察、记录实验结
3、果如下图：-：=皆il祕。开始写退回一一|他Aedk亩控g，2：买fes果-访孟实验结果分析：（1）理论上在未校正系统的时域特性特性曲线上可测得时域特性：超调量Mp=59%，峰值时间tp=0.336S，调节时间ts=1.8S（ =5时）（2）实测结果为：超调量 Mp= 3： 2.5 =57.24%,峰值时间 tp=0.322S，调节时间 ts=1.825S（ =5 时） .所以实测结果与理论上基本相等。2. 未校正系统的频域特性的测试未校正系统的频域特性的测试模拟电路图见图1-3-2200K50K0U7OUT担 / OUTCUTIE3ADIN-8)GH2事莘成正术频域测试20OP1 CZZI
4、A1K2 3D0K1 C2| |1.4正弦波E(t)PI lttti -I 200K：C!Ik-H29 I1200K起站正菌成域图1-3-2未校正系统的频域特性的测试模拟电路图实验内容及步骤：（1）构造模拟电路（2）运行、观察、记录实验结果如下图：|开开-I日清ElL心-0. JO dj Cu J=-&E 5* C- - -d LO开心口)= -a. 3SBl LabAJCto 白控J计控. 1. J. 1. LLg中匚5AS)拨京瑚砌窣实验结果的分析：(1) 理论上测得未校正系统频域特性：穿越频率Wc=9.44rad/s,相位裕度Y =19。(2) 实测结果为:移动L标尺到曲线L(w)=-0
5、.01dB处,再移动w标尺到曲线与L(w)=-0.01dB相交处，从曲线图左下角读出W=9.17rad/s,对应的角频率的=-161.22，故对应的相位裕度Y =180 c-161.22 =18.78。所以实测结果与理论上的基本符合。3. 超前校正网络的设计 在未校正系统模拟电路的开环伯德图上测得未校正系统的相位裕知=19。 如果设计要求校正后系统的相位裕度Y=52，则网络的最大超前相位角必须为：q=Y -Y + =52 -19 +9 =42 , sinq=0.67。 计算出网络的参数：a =(1 + sin甲)/(1 sin甲)=5mm 计算出网络的最大超前相位角Q处的对数幅频值为：Lc(
6、) =10lga =7dB 在系统开环幅频特性曲线上，移动L标尺到L(w)=-7dB处，再移动w标尺到曲线与L(w)=-7dB 相交处，从曲线图左下角可读出角频率wm=14.4rad/s，见上图，该角频率应是网络的最大超 前角频率，这亦是串联超前校正后系统的零分贝频率w*开FFTiWI帖性|开开T日清El函F信息L心临仲kim-开HfB息顷 A：inJ S)=l&9开K4睇精性就匚3）=r tcj )= Ti进埴涡电测试敷据图1-3-3未校正系统开环幅频特性曲线实验实测结果为 L（w）=-7.00dB, wm=13.94rad/s。为了补偿接入超前校正网络后，被校正系统的开环增益要下降a倍，必
7、须另行提高系统 的开环增益增益a倍。因为a=5,所以校正后系统另行串入开环增益应等于5的运放A4。4. 串联超前校正后系统的频域特性的测试串联超前校正后系统的频域特性的测试模拟电路图见图1-3-4图1-3-4串联超前校正后系统的频域特性的测试模拟电路图实验内容及步骤：（1）构造模拟电路（2）运行、观察、记录实测结果如下图:L (-Jt -fl T3 d*H5= F. 33A拽希酒扼城率11： =-10 16 dB 奉 0 )=-aT. J3 4“1= - M k5= -4实验结果分析：(1) 理论上测得串联超前校正后系统的频域特性：穿越频率 wc=14.42rad/s,相位裕度Y =180 -
8、125 =55。(2) 实测结果为;移动L标尺到L(w)=-0.19dB处，再移动w标尺到曲线与L(w)=-0.19dB相交处，从曲线图左下角可读出角频率w =14.26rad/s，从开环对数相频曲线中，读出该角频率的代-124.79，c计算出相位裕度Y =180 -124.79 =55.21。所以测试结果表明基本符合设计要求。5. 串联超前校正系统后的时域特性的测试串联超前校正系统后的时域特性的测试模拟电路图见图1-3-5：图1-3-5串联超前校正系统后的时域特性的测试模拟电路图实验内容及步骤：（1）构造模拟电路（2）运行、观察、记录实验结果如下图：实验结果的分析：（1）理论上在时域特性特性曲线上可测得时域特性：超调量Mp=18.1%，调节时间ts=0.38S（ =5时），峰值时间tp=0.2S。（2）实测结果为：超调量 Mp=13.04%,调节时间 ts=0.388S（ =5 时），峰值时间 tp=0.213S。匕.J所以实验结果与理论上上的基本相近。
