东南大学 动化 自控原理实验六 串联校正研究
自动控制原理实验报告(一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试等三个实验)
自动控制原理
实验报告
作者姓名
学科专业机械工程及自动化班级
学号
X X年10月27日
实验一
一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
一、实验目的
1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3、学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容
1、建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。
2、建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。
三、实验原理
1、一阶系统阶跃响应性能指标的测试
系统的传递函数为:
()
s
()1
C s K
R s Ts φ=
+（）=
模拟运算电路如下图:
其中2
1
R K R =
,2T R C =;在实验中，始终保持21,R R =即1K =，通过调节2R 和C 的不同取值，使得T 的值分别为0.25,0.5,1。记录实验数据，测量过
度过程的性能指标，其中按照经验公式取3s t T
=2、二阶系统阶跃响应性能指标的测试
系统传递函数为：
令ωn=1弧度/秒，则系统结构如下图：
二阶系统的模拟电路图如下：
在实验过程中，取22321,1R C R C ==，则
442312R R C R ζ==，即42
12R C ζ=；在实验当中取123121,1R R R M C C F μ===Ω==，通过调整4R 取不同的值，使得ζ分别为0.25,0.5,1
；记录所测得的实验数据以及其性能指标，其中经验公式为
3.5
%100%,s n
e
t σζω=⨯=
自控原理实验6解析
实验六线性定常系统的串联校正
一、实验目的
1. 通过实验，理解所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；
2. 掌握串联校正几种常用的设计方法和对系统的实时调试技术。
二、实验内容
1. 观测未加校正装置时系统的动、静态性能；
2. 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；
3. 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；
4. 使用Matlab Simulink模块，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。
三、实验原理
下图为一加串联校正后系统的方框图。图中校正装置G
c
(S)是与被控对象Go(S)串联连接。
图6-1 加串联校正后系统的方框图
串联校正有以下三种形式：
1) 超前校正，这种校正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。
2) 滞后校正，这种校正是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足稳态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。
3) 滞后超前校正，由于这种校正既有超前校正的特点，又有滞后校正的优点。因而它适用系统需要同时改善稳态和动态性能的场合。校正装置有无源和有源二种。基于后者与被控对象相连接时，不存在着负载效应，故得到广泛地应用。
下面介绍两种常用的校正方法：零极点对消法（时域法；采用超前校正）和期望特性校正法（采用滞后校正）。
1. 零极点对消法(时域法)
所谓零极点对消法就是使校正变量G
c (S)中的零点抵消被控对象G
o
(S)中不希
望的极点，以使系统的动、静态性能均能满足设计要求。设校正前系统的方框图如图6-2所示。
东南大学自动化自控考纲
东南大学仪器科学与工程学院
自动控制原理课程研究生入学考试大纲
1 本课程的地位、作用和任务
自动控制原理（含现代控制部分）是测控技术与仪器专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的，是使学生在学习电路分析基础和信号与系统的基础上，进一步建立系统的概念，学会描述系统的多种数学方法，掌握分析系统动态性能、静态性能和稳定性的分析方法和工具，初步了解系统校正的一些常用方法，为进一步学习后续课程打下必要的控制理论基础。
2 本课程的基本内容及要求
2.1 自动控制的一般概念
主要内容：自动控制的任务，基本控制方式：开环、闭环（反馈）及复合控制。自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化。
基本要求：重点是反馈控制原理与动态过程的概念，以及建立方块图的方法。
2.2 控制系统的数学模型
主要内容：动态方程的建立及线性化，传递函数，结构图（方块图）的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。
基本要求：重点是传递函数和结构图的概念，结构图等效变换法则。熟练运用梅逊公式。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的概念。
2.3 线性系统时域分析法
主要内容：典型响应及性能指标。一阶、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。稳态误差的计算及一般规律。
基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念及计算指标的方法，重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯判据和结构稳定性的概念。终值定理的使用条件。
2.4根轨迹法
主要内容：根轨迹的概念与根轨迹方程，根轨迹的绘制法则，广义根轨迹，零、极点分布与阶跃响应性能的关系，阶跃响应的根轨迹分析。
《自动控制原理》第6章_自动控制系统的校正
解：由稳态指标的要求，可计算出放大系数
K=100，则有
G1
s
s
100
s 10
1
，则
故 c 31.6
A
c
100
c
c
10
1
c
180
90
arctan
31.6 10
17.5
50需超前校正。
根据系统相位裕量 c 的50要求，超前校正网 络的最大超前相角应为
max 50 17.5 32.5
频率法校正思路
通过所加校正装置，改变系统开环频率特性的形 状，使校正后系统的开环频率特性具有如下特点：
低频段的增益满足稳态精度的要求；
中频段的幅频特性的斜率为-20dB/dec,并具有较 宽的频带，这一要求是为了系统具有满意的动态性 能；
高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。
需要校正的几种基本类型
(aTa s
1)(Tb a
s
1)
滞后--超前网络
L'()
20db / dec
20 lg K c
1 1/ T1 2 1/ T2
设相角为零时的角频率
1
()
a)
20db / dec
5
1 T1T2
90
5 校正网络具有相
5
位滞后特性。
90
自动控制原理实验
东南大学自动化学院
实验报告
课程名称：自动控制原理
第 1 次实验
实验名称：闭环电压控制系统研究
院〔系〕：自动化学院专业：自动化
姓名：陈鹏学号：08005128
实验室：实验组别：
同组人员：王铖实验时间：2007 年10 月17日评定成绩：审阅教师：
目录
一．实验目的、要求及原理 (3)
二．实验方案与实验步骤..........................................3－4三．实验记录 (4)
四. 实验总结和思考题讨论题 (5)
实验报告内容：
一．实验目的和要求〔如合作完成，需注明分工〕
（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题
（2）会正确实现闭环负反馈
（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果
二．实验原理
（1）利用各种实际物理装置〔如电子装置〕机械装置、化工装置等〕数学上的“相似性”将各种实际物理装置经过简化、并抽象成数学形式。我们在设计控制系
统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究
和设计。又由于人本身的自然属性，人对纯数学而言，不能直接感受它的自然
物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿
真的形式吧纯数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出
门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实
际物理装置，而“模拟实物”的实验方式可以举一反三，我们就是用以下“模
拟实物”----电路，也有实际物理装置----电机，替代各种实际物理装置。
（2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受它的闭环形式，如步进电机控制专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，
东南大学 自动化 自控原理实验六 串联校正研究
东南大学自动化自控原理实验六串联校正
研究
自控原理实验六：串联校正研究
一、引言
自控原理实验六主要研究串联校正的原理和实验方法。串联校正是一种常用的
校正方法，通过串联校正可以提高系统的稳定性和动态性能。本实验将通过实验验证串联校正的效果，并探讨校正参数的选择对系统性能的影响。
二、实验目的
1. 了解串联校正的原理和方法；
2. 验证串联校正对系统的稳定性和动态性能的影响；
3. 掌握校正参数的选择方法。
三、实验原理
1. 串联校正的概念
串联校正是指在控制系统中，将一个或多个校正环节串联在被控对象之前，以
改善系统的性能。串联校正可以通过调整校正环节的参数来实现。
2. 串联校正的方法
串联校正的方法主要有两种：比例校正和积分校正。比例校正是指在被控对象
之前串联一个比例环节，通过调整比例环节的增益来改善系统的性能。积分校正是指在被控对象之前串联一个积分环节，通过调整积分环节的增益来改善系统的性能。
3. 校正参数的选择
校正参数的选择对系统的性能有重要影响。一般来说，比例校正的增益越大，系统的响应速度越快，但也容易引起超调和震荡；积分校正的增益越大，系统的稳态误差越小，但也容易引起超调和震荡。因此，在选择校正参数时需要综合考虑系统的稳态误差和动态性能。
四、实验步骤
1. 搭建实验装置
根据实验要求搭建自控原理实验六的实验装置，包括被控对象、比例环节、积分环节和控制器。
2. 进行比例校正实验
（1）将比例环节的增益设为一个较小的值，如1；
（2）记录系统的响应曲线，包括超调量、调节时间等参数；
（3）根据实验结果，调整比例环节的增益，观察系统的响应变化。
自控实验报告控制系统串联校正
自动控制原理实验报告（III）
一、实验名称：控制系统串联校正
二、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。
三、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。
四、实验原理
1. 系统结构如图3-1
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由模拟机来实现。
2. 系统模拟电路如图3-2
图3-2
各电阻电容取值
R3=2MΩ R4=510KΩ R5=2MΩ
C1=0.47μF C2=0.47μF
3. 未加校正时Gcs=1
4. 加串联超前校正时Gcs=aTs+1Ts+1 (a >1)
给定 a = 2.44 , T = 0.26 , 则 Gcs=0.63s+10.26s+1
5. 加串联滞后校正时Gcs=bTs+1Ts+1（0<b<1）
给定b = 0.12 , T = 83.33, 则Gcs=10s+183.33s+1
五、数据记录
未加校正超前校正滞后校正ts实测值/s 5.90 2.3515.24 ts理论值/s 5.41 1.9215.14γ/°25.546.855.7ωc/rad∙s-1 2.11 2.430.48
（1）未加校正
（2）超前校正
（3）滞后校正
3. 系统波特图
（1）未加校正环节系统开环传递函数Gs=4s2+s
（2）串联超前校正系统开环传递函数
Gs=2.52s+40.26s3+1.26s2+s
（3）串联滞后校正系统开环传递函数Gs=40s+483.33s3 + 84.33s2+s
(整理)自动控制原理设计实验
编号：
自动控制原理Ⅰ实验
课题：控制系统串联校正设计
专业：智能科学与技术
学生姓名：黎良贵
学号：200850211
2014 年 1 月 5 日
一、 实验目的：
1、了解控制系统中校正装置的作用;
2、研究串联校正装置对系统的校正作用。
二、 实验基本原理：
1、 滞后-超前校正
超前校正的主要作用是增加相位稳定裕量，从而提高系统的稳定裕量，改善系统响应的动态特性。滞后校正的主要作用则是改善系统的静态特性。如果把这两种校正结合起来，就能同时改善系统的动态特性和静态特性。滞后超前校正综合了滞后校正和超前校正的功能。
滞后-超前校正的线路由运算放大器及阻容网络组成。
2、 串联滞后校正
串联滞后校正指的是校正装置的输出信号的相位角滞后于输入信号的相位角。它的主要作用是降低中频段和高频段的开环增益，但同时使低频段的开环增益不受影响。这样来兼顾静态性能与稳定性。它的副作用是会在ωc 点产生一定的相角滞后。
三、 实验内容：
设单位反馈系统的开环传递函数为
设计串联校正装置，使系统满足下列要求
静态速度误差系数1S K -≥250ν，相角裕量045≥γ，，并且要求系统校正后的截止频率s rad c /30≥ω。
四、 实验步骤：
1、 用MATLAB 软件对原系统进行仿真，讨论校正方案；
2、 对校正后的系统进行仿真，确定校正方案；
)
101.0)(11.0()(0++=
s s s K
s G
3、设计原系统和校正环节的电模拟电路及元器件有关参数；
4、设计制作硬件电路，调试电路，观察原系统阶跃响应并记
录系统的瞬态响应数据；
5、加入校正装置，系统联调，观察并记录加入校正装置后系
2020东南大学自动化控制基础大实验直流电机位置控制报告
东南大学自动化学院
实验报告
课程名称：自动控制基础
实验名称：自动控制大型实验——直流电机位置控制院（系）：自动化学院专业：自动化
姓名：学号：
实验室：动力楼417 实验组别：
同组人员：实验时间：2014 年 5 月31 日评定成绩：审阅教师：
目录
一、设计内容 (3)
1. 任务要求 (3)
2. 性能指标 (3)
3. 验收基本要求 (3)
二、熟悉实物功能 (3)
1. 电机组 (3)
2. PWM (4)
3. 光码盘 (4)
4. 采集卡 (6)
三、实验理论基础 (7)
1. 状态反馈 (7)
2. 状态观测器 (7)
四、实验仪器及设备 (8)
五、建模过程 (8)
1. 电机非线性特性测量 (8)
2. 电机速度传递函数 (10)
3. 电机位置传递函数 (12)
5. DA卡的电平匹配 (13)
六、仿真设计 (14)
1. 建立状态空间模型 (14)
2. 状态观测器设计 (15)
3. 状态反馈设计及仿真效果 (16)
4. 整体仿真 (18)
七、完整接线及调试 (20)
1. 系统实际Simulink (20)
2. 实物图连接线路图 (21)
3. 输出波形 (21)
八、实验总结 (23)
1. 实验过程中出现的问题和解决方案 (23)
2.实验过程中的注意点 (24)
3.实验小结 (24)
一、设计内容
1. 任务要求
1．给小型直流电机机组和其他辅助装置，设计完整的位置控制系统。采用现代控制理论极点配置的控制方法，应用Matlab/Simulink软件对控制系统进行辅助分析和设计，并运用Simulink实时控制功能设计控制器，使系统满足给定的性能指标。
东南大学实验六串联校正研究报告实验报告
东南大学自动控制实验室
实验报告
课程名称：自动控制原理实验
实验名称：实验六串联校正研究
院（系）：自动化专业：自动化
姓名：学号：
实验室： 417 实验组别：
同组人员：实验时间：2016年12月27日评定成绩：审阅教师：
目录
一.实验目的 (3)
二．实验原理 (3)
三. 实验设备 (3)
四、实验线路 (3)
五、实验步骤 (4)
六、预习与回答 (8)
七、报告要求 (11)
一、实验目的
（1）熟悉串联校正的作用和结构
（2）掌握用Bode图设计校正网络
（3）在时域验证各种网络参数的校正效果
二、实验原理
（1）本校正采用串联校正方式，即在原被控对象串接一个校正网络，使控制系统满足性能指标。由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。工程上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。
（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。
三、实验设备
THBDC-1实验平台
THBDC-1虚拟示波器
四、实验线路
五、实验步骤
（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
图5.1 原系统
分析：稳定裕度较小，系统的稳定性不高，由实验曲线可见，调节时间很长，而且振荡比较严重。
自动控制原理第6章控制系统的校正
Βιβλιοθήκη Baidu
自动控制原理 孟华
7
所以超前网络的传递函数为：
Gc (s)
Uo (s) Ui (s)
Z2 Z1 Z2
R1
R2 R2
1 R1Cs 1 R1R2 Cs
R1 R 2
1 1 aTs a 1 Ts
(6-1)
式中： T R1R2 C
R1 R2
a R1 R2 1 R2
自动控制原理 孟华
8
超前网络的零、极点分布图：
1
自动控制原理 孟华
22
3. PID调节器
PID调节器又称比例-积分-微分调节器，其传递函数为
Gc (s)
Kp
Kd s
1 Ti s
Ti Kd s2
Ti K ps Ti s
1
PI调节器、PD调节器以及PID调节器从实质上看和滞后网络校正、 超前网络校正以及滞后-超前网络校正是相同的。但是我们也可以从另 一个角度来看PID的校正作用。如果把式(6-17)所描述的PID调节器的输 入E(s)和输出U (s)之间的关系用时域关系表示，则为
自动控制原理实验报告(一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试等三个实验)
自动控制原理
实验报告
作者姓名
学科专业机械工程及自动化班级
学号
X X年10月27日
实验一
一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
一、实验目的
1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3、学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容
1、建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。
2、建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。
三、实验原理
1、一阶系统阶跃响应性能指标的测试
系统的传递函数为:
()
s
()1
C s K
R s Ts φ=
+（）=
模拟运算电路如下图:
其中2
1
R K R =
,2T R C =;在实验中，始终保持21,R R =即1K =，通过调节2R 和C 的不同取值，使得T 的值分别为0.25,0.5,1。记录实验数据，测量过
度过程的性能指标，其中按照经验公式取3s t T
=2、二阶系统阶跃响应性能指标的测试
系统传递函数为：
令ωn=1弧度/秒，则系统结构如下图：
二阶系统的模拟电路图如下：
在实验过程中，取22321,1R C R C ==，则
442312R R C R ζ==，即42
12R C ζ=；在实验当中取123121,1R R R M C C F μ===Ω==，通过调整4R 取不同的值，使得ζ分别为0.25,0.5,1
；记录所测得的实验数据以及其性能指标，其中经验公式为
3.5
%100%,s n
e
t σζω=⨯=
自动控制原理与系统第6章 自动控制系统的校正
改变系统结构，以达到改善系统性能的方法。
2、比例（P）校正（Proportion Compensation） 举例分析:
图6-1为一随动系统框图，图中G1 s 为随动系统的固
有部分的传递函数。
若G1 s 中，K1=100，T1=0.2s，T2=0.01s；则系统固
图6-3 比例微分校正与比例校正对系统性能影响
Kc=1(为避开增益改变对系统性能的影响)，同时 为简化起见，这里的微分时间常数取τ=T1=0.2s 这样，系统的开环传递函数变为 ：
G"
s
Gc
s
G1
s
K
c
s
1
s
T1s
K
1 T2
s
1
K1 100
s T2s 1 s 0.01s 1
结论： 比例积分校正将使系统的稳态性能得到明显的改
善，但使系统的稳定性变差。
结论： 比例微分校正能改善系统的动态性
能，但使高频抗干扰能力下降；而比例 积分校正能改善系统的稳态性能，但使 动态性能变差；为了能兼得二者的优点， 又尽可能减少两者的副作用，常采用比 例-积分-微分（PID）。
5、比例-积分-微分(PID)校正(Proportional
自动控制原理与系统第六章 自动控制系统的校正
综上所述，比例微分校正将使系统的稳定性和 快速性改善，但抗高频干扰能力明显下降。由于PD 校正使系统的相位前移，所以又称它为相位������(������)超 前校正。
调节系统的增益，在系统的相对稳定性和稳态 精度之间作某种折衷的选择，以满足(或兼顾)实际 系统的要求，是最常用的调整方法之一。
二、比例-微分(PD) 校正(相位超前校正)
在自动控制系统中，一般都包含有惯性环节和 积分环节，它们使信号产生时间上的滞后，使系统 的快速性变差，也使系统的稳定性变差，甚至造成 系统不稳定。这时若在系统的前向通路上串联比例微分校正装置，则可使相位超前，以抵消惯性环节 和积分环节使相位滞后而产生的不良后果。以上面 的例子来说明比例-积分校正对系统性能的影响，图 6-4位具有比例积分校正的系统框图。
图6-1为一随动系统框图，图中G1(s)为随动系统的固
有部分。其开环传递函数为：������1 ������
=
������1
������(������1������+1)(������2������+1)
若其中������1=35，������1=0.2s，������2=0.01s。设������������=0.5，图6-
图6-4 具有比例微分(PD)校正的系统框图
设Kc=1(为避开增益改变对系统性能的影响)， 同样为简化起见，这里的微分时间常数τ=������1=0.2s， 这样，系统的开环传递函数变为:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
东南大学自动化学院
实验报告课程名称：自动控制实验
实验名称：实验六串联校正研究
院（系）：自动化专业：自动化
姓名：吕阳学号：080111
实验室：实验组别：
同组人员：实验时间：2013年12 月20 日评定成绩：审阅教师：
一、实验目的：
（1） 熟悉串联校正的作用和结构
（2） 掌握用Bode 图设计校正网络
（3） 在时域验证各种网络参数的校正效果
二、预习与回答：
（1） 写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode 图，请预先得出各种校
正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。 答：G 1（s ）=12.01+s G 2（s ）= 1
41+s G 3（s ）=0.110.001 1.01
s s ++ G 4（s ）=s
s 12.0+ 原系统Bode 图如下：
G （1）Bode 图如下：
由G1（s）的Bode图可知，该校正能够将系统的截止频率减小，并且相位滞后，则会使系统的相角裕度小于0，从而使系统的响应时间变长，稳定性变差，并且低频段的斜率为0，系统稳态性能差，误差大。
G（1）接入系统时，系统Bode图如下：
G（2）Bode图如下：
由G2（s）的Bode图可知，该校正环节造成高频衰减，使截止频率减小，从而条件时间变长；又由于该滞后环节被安排在低频段，远离截止频率，因此可以使得相角裕度为正值，从而系统稳定。传递函数为0型，因此对阶跃信号的跟踪有一定误差。G（2）接入系统时，系统Bode图如下：
G（3）Bode图如下：
由G3（s）的Bode图可知，该校正环节为超前校正，它会增大开环截止频率和系统带宽，其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后，最大超前角频率在开环截止频率附近，是系统相角裕度增大，从而改善了系统的瞬态性能，调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪仍然存在误差。
G（3）接入系统时，系统Bode图如下：
G（4）Bode图如下：
由G4（s）的Bode图可知，PID控制中低频段主要是滞后环节起作用，提高系统的无差度阶次，减少稳态误差；中高频段主要是超前环节起作用，增大截止频率和相角裕度，提高响应速度。
G（4）接入系统时，系统Bode图如下：
（2） 若只考虑减少系统的过渡时间，你认为用超前校正还是用滞后校正好？
答：超前校正能够将原开环系统的频率特性上调一定的高度，从而增大截止频率，因此用超前好。
（3） 请用简单的代数表达式说明用Bode 图设计校正网络的方法
答：1.根据系统对稳态误差的要求确定校正增益Kc ，并画出未校正的伯德图
2.求出为校正系统的相角裕度γ’,若γ-γ’<0，或γ-γ’>65°，则不应采用超前校正
3.根绝瞬态指标选择截止频率，计算校正环节时间常数T 和T
其中C(s)= 11'++Ts Ts c K αα,T=α
c w 1
4.若不能采用超前校正，则根据相角裕度重新选择截止频率，该频率处有）︒︒++︒-=∠12~5(180)(γc jw KcP ，算出未校正系统该处的幅值，由此求出，得到
C(s)= 1
1'++Ts Ts c K β，T=10/c w 三、实验原理：
（1）本校正采用串联校正方式，即在原被控对象串接一个校正网络，使控制系统满足性能
指标。
由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。
设定校正网络Gc(S) 被控对象H(S)
工程上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。
（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。
四、实验设备：
THBDC-1实验平台
THBDC-1虚拟示波器
五、实验线路：（见后图）
六、实验步骤：
（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：系统振荡并趋于稳定。
（2）接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
答：由Bode图可知，该校正能够将系统的截止频率减小，并且相位滞后，则会使系统的相角裕度小于0，从而使系统的响应时间变长，稳定性变差，并且低频段的斜率为0，系统稳态性能差，误差大。阶跃响应曲线不稳定。
（3）接人滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
答：由Bode图可知，该校正环节造成高频衰减，使截止频率减小，从而条件时间变长；又由于该滞后环节被安排在低频段，远离截止频率，因此可以使得相角裕度为正值，从而系统稳定。传递函数为0型，因此对阶跃信号的跟踪有一定误差。
（4）接人超前校正网络，如图4-4。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
答：由G3（s）的Bode图可知，该校正环节为超前校正，它会增大开环截止频率和系统带宽，其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后，最大超前角频率在开环截止频率附近，是系统相角裕度增大，从而改善了系统的瞬态性能，调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪仍然存在误差。
（5）接人混合校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID调节器。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
答：由G4（s）的Bode图可知，PID控制中低频段主要是滞后环节起作用，提高系统的型，减少稳态误差；中高频段主要是超前环节起作用，增大截止频率和相角裕度，提高响应速度。误差很小。