自动控制原理实验报告 线性系统串联校正
自动控制原理实验报告(控制系统串联校正)
自动控制原理实验报告（控制系统串联校正）自动控制原理实验报告学院机械工程及自动化学院专业方向机械工程及自动化班级16学号1学生姓名自动控制与测试教学实验中心实验三控制系统串联校正实验目的了解和掌握串联校正的分析和设计方法。
研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
实验内容设计串联超前校正，并验证。
设计串联滞后校正，并验证。
实验原理系统结构如下图所示：图SEQ 图\* ARABIC 1 控制系统结构图图中GC图SEQ 图\* ARABIC 2 控制系统模拟电路图未加校正时Gc(s)=1加串联超前校正时G给定a=2.44，T=0.26,则GCs=0.63s+10.26s+1 QUOTE加串联滞后校正时G给定b=0.12，T=83.33，则G在实验中，选取，通过Simulink模拟器产生模拟信号与实验采集的实测数据进行对比，分析实验结果，验证自动控制理论。
实验设备HHMN-1型电子模拟机一台。
PC机一台。
数字式万用表一块。
实验步骤熟悉HHMN-1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。
将D/A1与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端Uo 连接（此处谨慎连接，不可接错）。
在Windows XP桌面用鼠标双击“自控原理实验”图标后进入实验软件系统，在项目中选择“实验三”。
分别完成不加校正，加入超前校正，加入滞后校正的实验。
观察实验结果，绘制实验结果图形。
用MATLAB绘制以上三种情况时系统的波特图，完成实验报告。
实验结果原系统原系统阶跃响应曲线如下图SEQ 图\* ARABIC 3原系统时域阶跃响应曲线其阶跃响应性能参数如下σTT44.0389%0.16955.5645表格1 原系统阶跃响应性能参数原系统Bode图如下图SEQ 图\* ARABIC 4原系统Bode图超前校正系统超前校正系统阶跃响应曲线如下图SEQ 图\* ARABIC 5超前校正系统时域阶跃响应曲线超前校正后，系统阶跃响应性能参数如下σTT22.1411%0.04761.9845表格2 超前校正系统阶跃响应曲线超前校正系统Bode图如下图SEQ 图\* ARABIC 6超前校正系统Bode图滞后校正系统滞后校正系统阶跃响应曲线如下图SEQ 图\* ARABIC 7滞后校正系统时域阶跃响应曲线滞后校正后，系统阶跃响应性能参数如下σTT20.6731%2.358014.5420表格3 滞后校正系统阶跃响应性能参数滞后校正后系统Bode图如下图SEQ 图\* ARABIC 8滞后校正系统Bode图截止频率和稳定裕度计算在命令窗口输入相关命令，在得到的图形中读出系统的相角裕度γ、截止频率ωc项目系统项目系统γ/°ω原系统281.88超前校正47.42.38滞后校正54.80.449结果分析超前校正实验结果分析首先从系统频率特性曲线Bode图可以看出，经过超前校正后的系统在校正点处的性能有所改善。
实验线性系统的串联校正分析
实验三、线性系统的串联校正分析姓名：同组成员：实验地点：SEIEE 4-402/404学号：任课教师：实验日期:2021-12-当我们在分析反馈控制系统的稳定性之后，有时往往会发现系统的品质指标不能令人满意。
在这种情况下，就需要在原来的反馈控制系统内附加某种形式的校正。
在很多实际情况中，采用的校正方法可以是多种多样。
引入校正装置的目的在于用附加零极点的办法来改变系统的零极点分布、根轨迹或频率特性的形状。
使系统既保证开环增益，满足一定的准确度要求以及稳定性的提高，同时也必须保证瞬态响应指标符合实际应用的需要。
[实验目的]在采用频率响应法分析和设计控制系统时，常以频率响应的曲线图作为研究问题的出发点。
频率响应图的主要形式有奈奎斯特图、伯德图和尼科尔斯图。
通过实验学习频率特性测量的基本原理，以及使用虚拟仪器测量若干典型环节频率特性的具体方法；学习使用频率特性法分析自动调节系统的动态特性，研究常用校正装置对系统的校正作用，学习调试校正参数的方法。
[实验原理]系统的过渡过程与频率响应有着确定的关系，可用数学方法来求出。
对于简单的一阶和二阶系统，使用解析法比较方便；但是对于高阶系统，解析法繁琐耗时，而且在很多情况下实际意义并不大。
工程上常用的一种方法是根据频率响应的特征量来直接估计系统过渡过程的性能。
频率响应的主要特征量有：增益裕量和相角裕量、谐振峰值和谐振频率、带宽和截止频率。
电气校正装置一般分为有源网络和无源网络两种。
一、有源校正a) 相位超前-滞后校正由运算放大器及阻容网络可组成相位超前-滞后有源网络。
其线路及传递函数如下：u ou i(a)线路图(b)幅频特性图3-1 相位超前-滞后校正网络线路图及幅频特性W(s)=−K(τ1s+1)(τ2s+1)(T1s+1)(T2s+1)其中：τ1=(R1+R10)C1τ2=R2C2T1=R1C1T2=(R2+R20)C2K=R20/R10b) 相位超前校正本实验装置上的有源校正网络采用了下图所示的电路。
线性系统的校正方法实验报告
实验、线性系统的校正方法一，实验目的1. 掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
2 .根据期望的时域性能指标推导出系统的串联校正环节的传递函数。
3, 比较校正前后系统的性能改变，分析校正后的效果。
4, 了解和掌握串联超前校正、滞后校正的原理，及超前校正、滞后校正网络的参数的计算。
二，实验原理1. 所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装谿（其参数可以根据需要而调整），使系统特性发生变化，从而满足系统的各项性能指标。
按校正装谿在系统中的连接方式，可分为：串联校正、反馈校正和复合控制校正三种。
串联校正是在主反馈回路之内米用的校正方式2. 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。
通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。
一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
3. 滞后校正通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。
它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统中高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。
三，实验内容A、已知单位负反馈系统被控对象的传递函数如下G(S)=K/S/(S+1)设计一个超前校正网络Gc (S),是系统满足如下要求：单位斜坡输入作用下，系统稳态误差小于0.1;校正后系统的相位裕量大于45度。
分析：(1)根据控制理论可知，对于I型系统在单位斜坡信号作用下系统的稳态误差为：Ess=1/K <0.1可得KA10 ,取K=10(2) 用下列命令绘制Bode图并求取其频域指标。
s=tf('s');G=10/(s*(s+1));margin(G);grid on得到如图的波特图：-1&io'210-110°1Q1Freoueriev irad/sj从波特图上我们可以看出，幅值裕度Gm=inf dB ,相角裕度Pm=18 度，剪切频率为3.08rad/s.此时的相角裕度是不满足要求的。
自动控制原理实验报告-线性系统串联校正设计
实验五线性系统串联校正设计实验原理：（1）串联校正环节原理串联校正环节通过改变系统频率响应特性，进而改善系统的动态或静态性能。
大致可以分为（相位）超前校正、滞后校正和滞后-超前校正三类。
超前校正环节的传递函数如下Tαs+1α(Ts+1),α>1超前校正环节有位于实轴负半轴的一个极点和一个零点，零点较极点距虚轴较近，因此具有高通特性，对正频率响应的相角为正，因此称为“超前”。
这一特性对系统的穿越频率影响较小的同时，将增加穿越频率处的相移，因此提高了系统的相位裕量，可以使系统动态性能改善。
滞后校正环节的传递函数如下Tαs+1Ts+1,α<1滞后校正环节的极点较零点距虚轴较近，因此有低通特性，附加相角为负。
通过附加低通特性，滞后环节可降低系统的幅值穿越频率，进而提升系统的相位裕量。
在使系统动态响应变慢的同时提高系统的稳定性。
（2）基于Baud图的超前校正环节设计设计超前校正环节时，意图让系统获得最大的超前量，即超前网络的最大相位超前频率等于校正后网络的穿越频率，因此设计方法如下：①根据稳态误差要求确定开环增益。
②计算校正前系统的相位裕度γ。
③确定需要的相位超前量：φm=γ∗−γ+(5°~12°) ，γ∗为期望的校正后相位裕度。
④计算衰减因子：α−1α+1= sin φm。
此时可计算校正后幅值穿越频率为ωm=−10lgα。
⑤时间常数T =ω√α。
（3）校正环节的电路实现构建待校正系统，开环传递函数为：G(s)=20s(s+0.5)电路原理图如下：校正环节的电路原理图如下：可计算其中参数：分子时间常数=R1C1，分母时间常数=R2C2。
实验记录：1.电路搭建和调试在实验面包板上搭建前述电路，首先利用四个运算放大器构建原系统，将r(t)接入实验板AO+和AI0+，C(t)接入AI1+，运算放大器正输入全部接地，电源接入±15V，将OP1和OP2间独立引出方便修改。
基于另外两运算放大器搭建校正网络，将所有电容值选为1uF，所有电阻引出方便修改。
自动控制串联校正实验报告
实验五线性定常系统的串联校正班级：姓名：学号：实验指导老师：成绩：实验目的：1、对系统性能进行分析，选择合适的校正方式，设计校正器模型。
2、通过仿真实验，理解和验证所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；3、通过模拟实验部分进一步理解和验证设计和仿真结果，进而掌握对系统的实时调试技术。
实验内容1、系统开环传递函数为G0(s)=1/s(s+1)校正前系统的波特图：Gm =Inf Pm =12.7580 Weg =Inf Wep =4.4165由此可得，系统相角欲度r=12.758，穿越频率Wc=4.4165rad/s均低于指标要求校正前闭环系统的单位阶跃响应曲线：由图可得，校正前系统的单位阶跃响应参数如下：最大超调量为70%，调整时间为Ts=5.78s.源程序代码如下：num = [20];den = [1 1 0];g = tf(num,den)Nyquist(g)bode(g)margin(g)[Gm,Pm,Weg,Wep] = Margin(g)gf = feedback(g,1)step(gf)2、经过理论计算得到校正器模型：Gc(s)=（0.38s+1）/（0.046s+1）校正后系统的波特图为Gm =Inf Pm =59.1872 Weg =Inf Wep =7.5393 校正后的系统相角欲度为r=59.1872，穿越角频率Wc=7.5393rad/s，符合性能指标要求。
校正前后系统的波特图比较：校正后闭环系统的单位阶跃响应由图可得，校正后闭环系统的单位阶跃响应参数如下：最大超调量为15%，调整时间Ts=0.744s。
系统的稳定性和快速性得到了提高。
源程序代码如下：num = [20]den = [1 1 0]g0 = tf(num,den)gc = tf([0.38 1],[0.046 1]);g = g0 * gc;Bode(g，g0)margin(g)[Gm,Pm,Weg,Wep] = margin(g)gf = feedback(g,1);figure;step(gf)3、模拟部分3.1 根据给定的实验模型搭接校正前的模拟电路图根据传递函数绘制系统模拟电路图，搭接后系统传递函数为G0(s)=19.6/s*(s+1)在试验台上搭接模拟电路完毕后，使用模拟示波器观测校正前系统的阶跃响应，其响应曲线如下图所示：从图中可以看出，模拟校正前网络的阶跃响应参数为：最大超调量为68.6%，调整时间为Ts=6.185s3.2 搭建校正后系统的模拟电路图，校正环节传递函数为：Gc(s)=(0.47s+1)/(1+0.039s)在试验台上搭接校正器的模拟电路后，并引入原系统，用模拟示波器观测校正后系统的阶跃响应，其响应曲线如图所示：由图可知，校正后系统阶跃响应参数如下：最大超调量为：9%，调整时间Ts=0.344s。
实验六-线性系统的串联校正
实验六 线性系统的串联校正【实验目的】1. 对给定系统设计满足频域性能指标的串联校正装置。
2. 掌握频率法串联无源超前校正、无源滞后校正的设计方法。
3. 掌握串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
【实验原理】1. 频率法超前校正设()()G s H s 是控制系统的开环传递函数，其对应的开环频率特性为()()G j H j ωω，根据自动控制原理的理论，利用频率法进行超前校正设计的步骤如下：（1）根据稳定误差要求，确定开环增益K 。
（2）根据求得的K 值，画出校正前系统的Bode 图，并计算出校正前系统的相角裕量0γ、剪切频率0c ω以检验性能指标是否满足要求。
若不满足要求，则执行下一步。
（3）确定为使相角裕量达到要求值，所需增加的超前相角c ϕ，即0c ϕγγε=-+式中γ为要求的相角裕量，是因为考虑到校正装置影响剪切频率的位置而附加的相角裕量，当未校正系统中频段的斜率为-40dB/dec 时，取ε＝5°～15°，当未校正系统中频段斜率为-60dB/dec 时，取ε＝5°～20° 。
（4）令超前校正网络的最大超前相角m c ϕϕ=，则由下式求出校正装置的参数α1sin 1sin mm ϕαϕ-=+（5）确定未校正系统幅值为20m ω，即()m L ω=正后系统的开环剪切频率c ω，即c m ωω=。
（6）由m ω确定校正装置的转折频率αωωm T==1121Tωα==超前校正装置的传递函数为 ()11c Ts G s Ts α+=+（7）将系统放大倍数增大1/α倍，以补偿超前校正装置引起的幅值衰减，即Kc=1/α；（8）画出校正后系统的Bode 图，校正后系统的开环传递函数为0()()()c cG s G s G s K = （9）检验系统的性能指标，若不满足要求，可增大ε值，从第3步起重新计算。
2. 频率法滞后校正 设()()G s H s 是控制系统的开环传递函数，其对应的开环频率特性为()()G j H j ωω，根据自动控制原理的理论，利用频率法进行滞后校正设计的步骤如下：（1）根据稳定误差要求，确定开环增益K 。
(完整word版)自动控制原理线性系统串联校正实验报告五..(word文档良心出品)
武汉工程大学实验报告专业电气自动化班号指导教师姓名同组者无
SIMULINK仿真模型：
单位阶跃响应波形：
分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
分析：由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发散
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发要求：正文用小四宋体，1.5倍行距，图表题用五号宋体，图题位于图下方，表题位于表上方。
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=2MΩC1=0.47μF C2=0.47μF3. 未加校正时Gcs=14. 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+15. 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六、数据分析1、无论是串入何种校正环节，或者是否串入校正环节，系统最终都会进入稳态，即三个系统都是稳定系统。
2、超前校正：系统比未加校正时调节时间短，即系统快速性变好了，而且超调量也减小了。
从频率角度来看，戒指频率减小，相位稳定域度增大，系统稳定性变好。
3、滞后校正：系统比未加校正时调节时间长，即系统快速性变差了，但是超调量减小了很多，甚至比加串联超前校正时的超调还小。
控制理论实验的汇报材料线性定常系统地串联校正
控制理论实验的汇报材料线性定常系统地串联校正实验目的：本实验旨在探究线性定常系统的串联校正方法，并通过实验验证串联校正的有效性和可行性。
实验原理：线性定常系统的串联校正指的是通过将系统分为若干个小的子系统来进行校正的过程。
校正的目标是对每一个子系统都进行稳态和动态的校正，使得整个系统的输出能够满足预定的要求。
在进行串联校正之前，首先需要对每一个子系统进行稳态和动态特性的测定。
稳态特性可以通过输入一个稳定信号，并记录输出信号的稳态值来进行测定。
动态特性可以通过输入一个变化信号，并记录输出信号的变化过程来进行测定。
对于每一个子系统，根据其稳态和动态特性的测定结果，我们可以选择合适的校正方法。
常用的校正方法包括增益校正、零极点校正和延迟校正等。
实验步骤：1.设计实验方案，并预先准备好所需的实验设备和材料。
2.搭建线性定常系统的串联校正实验平台，并连接好各个子系统。
3.对每一个子系统进行稳态和动态特性的测定。
稳态特性测定可以通过输入一个稳定信号（如直流信号），并记录输出信号的稳态值来获得。
动态特性测定可以通过输入一个变化信号（如阶跃信号或正弦信号），并记录输出信号的变化过程来获得。
4.根据每一个子系统的特性测定结果，设计并实施相应的校正方法。
根据需要可能需要调整系统的增益、零极点位置或引入延迟等措施。
5.分别对每一个子系统进行校正，并记录校正的结果。
6.整合各个子系统的校正结果，观察系统的整体校正效果。
实验结果与分析：根据实验测定的稳态和动态特性，我们可以看到每一个子系统的不足之处。
针对这些不足之处，我们通过增益校正、零极点校正和延迟校正等方法进行系统校正。
经过校正后，观察到整个系统的稳态和动态特性均有所改善。
系统的输出能够更好地满足预定的要求。
特别是在动态响应方面，系统的快速性能得到了明显提升。
该实验结果验证了线性定常系统的串联校正方法在实践中的有效性和可行性。
通过合理地设计校正方法，并对每一个子系统进行准确的校正，可以实现对整个系统输出的精确控制。
自动控制原理实验报告(实验一,二,三)分析
自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析线性系统的频域分析线性系统的校正与状态反馈班级：学号：姓名：指导老师：2013 年12 月15日典型环节的模拟研究一. 实验目的1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元‘右显示）。
（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。
线形定常系统的串联校正(实验报告)
线形定常系统的串联校正一、实验目的1. 对系统性能进行分析，选择合适的校正方式，设计校正器模型。
2. 通过仿真实验，理解和验证所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；3. 通过模拟实验部分进一步理解和验证设计和仿真结果，进而掌握对系统的实时调试技术。
二、实验数据或曲线选取实验题目：（3）系统开环传递函数：()(1)o K G s S S =+， 性能要求：在()r t t =作用下，1/20ss e ≤，45γ≥ ，7.5/c rad s ω≥。
1. MATLAB 仿真部分1.1由1/20ss e ≤，可确定k ≧20，去k=20.频域分析：在Matlab 软件中输入程序：g=tf([20],[1 1 0]);bode(g)绘制出校正前系统的伯德图如图9-2所示：图9-2 校正前系统的伯德图由图9-2中可知，校正前系统的截止频率为4.47rad/s ，相角裕度γ= 13，可知系统的性能不满足性能要求，需要校正。
时域分析：输入程序为：gf=feedback(g,1)；step(gf)校正前闭环系统的阶跃响应曲线如图9-3所示：图9-3校正前闭环系统的阶跃响应曲线对应参数：调节时间t=7.83s，δ%=70.1%s1.2将理论计算出的校正器模型引入，进行校正后的仿真时频域分析频域分析：在Matlab软件中输入程序：gc=tf([7.52 20],[0.047 1.047 1 0]);g1=g*gc;bode(g,g1)绘制出校正后系统的伯德图如图9-4所示：图9-4校正后系统的伯德图由图9-4中可知，校正后系统的截止频率为7.5rad/s，相角裕度 = 59，可知系统的性能均满足性能要求，校正器模型合理。
时域分析：输入程序为：gcf=feedback(g1,1)；step(gcf)校正后闭环系统的阶跃响应曲线如图9-5所示：图9-5校正后闭环系统的阶跃响应曲线对应参数如下：调节时间t s =0.995s ，δ%=15.4%从校正前后系统的阶跃响应曲线上显示的参数可见，系统性能得到了很大的改善。
自动控制原理线性系统串联校正实验报告五..
武汉工程大学实验报告专业 电气自动化 班号 指导教师 姓名 同组者 无实验名称 线性系统串联校正实验日期 第 五 次实验 一、 实验目的1．熟练掌握用MATLAB 语句绘制频域曲线。
2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。
3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。
二、 实验内容1．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1()(+=s s Ks G ，试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数120-=s K v ，相位裕量050=γ，增益裕量dB K g 10lg 20=。
解：取20=K ，求原系统的相角裕度。
num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; ans =Inf 12.7580 Inf 4.4165 由结果可知，原系统相角裕度7580.12=r ，srad c /4165.4=ω，不满足指标要求，系统的Bode 图如图5-1所示。
考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。
1010101010幅值(d b )--Go,-Gc,GoGcM a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 12.8 deg (at 4.42 rad/sec)Frequency (rad/sec)图5-1 原系统的Bode 图由),3,8.12,50(00000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ，mm ϕϕαsin 1sin 1-+=可知：e=3; r=50; r0=pm1;phic=(r-r0+e)*pi/180;alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)) 得：alpha = 4.6500[il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha)));wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); num0=20; den0=[1,1,0]; numc=[alpha*T,1]; denc=[T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); printsys(numc,denc) disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den) [mag2,phase2]=bode(numc,denc,w); [mag,phase]=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.'); grid; ylabel('幅值(db)'); title('--Go,-Gc,GoGc'); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':'); grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0';'校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0'])1010101010-100-5050幅值(d b )--Go,-Gc,GoGc1010101010-200-150-100-50050相位(0)频率(rad/sec)图5-2 系统校正前后的传递函数及Bode 图 num/den = 0.35351 s + 1-------------- 0.076023 s + 1校正之后的系统开环传递函数为:num/den = 7.0701 s + 20 -----------------------------0.076023 s^3 + 1.076 s^2 + s 系统的SIMULINK 仿真：校正前SIMULINK 仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性增强。
控制实验报告四线性系统串联校正
控制实验报告四线性系统串联校正则其闭环传递函数为:实验报告4报告名称：线性系统串联校正学号：3130104315 姓名：巴蒙班级：机电1302 实验成员：杨鹏飞实验时间：周五下午3： 15一、 实验目的1、 熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态性能的影响。
2、 掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。
二、 实验内容1、 观测未校正系统的稳定性和动态特性。
2、 按动态特性要求设计串联校正装置。
3、 观测加串联校正装置后系统的稳定性和动态特性，并观测校正装置参数改变 对系统性能的影响。
4、 对线性系统串联校正进行计算机仿真研究，并对电路模拟与数字仿真结果进 行比较研究。
三、 实验过程及分析1、实验用未加矫正二阶闭环系统的方块图和模拟电路如下所示50 劭叫3I"何A式子中？??= v50 = 7.07, ^= — = 0.141 ,"-- 7 r OOno因此，未加矫正装置时系统的超调量为63%调节时间为4s，静态速度误差系数K/等于该I型系统的开环增益为25,单位是1/s。
2、串联校正的目标(1)超调量MP<25%(2)调节时间(过渡过程时间)t s w is(3)校正后系统开环增益(静态速度误差系数) K； 25 1/s3、从对超调量要求可以得到M p e山125 %，于是有0.41s可以得到因为要求K； 25 1/s，故令校正后开环传递函数仍包含一个积分环节，且放大系数为25。
设串联校正装置的传递函数为D(s),则加串联校正后系统的开环传递函数为D(s)G(s) D⑸局采用相消法，令D(s) 兽(其中T为待确定参数)，可以得到加校正后系统的闭环传递函数为W(s) D(s)G(s)1 D(s)G(s)25 T-__1 25 s s对校正后二阶系统进行分析，可以得到2 25T2 n 1T综合考虑校正后的要求，取T=0.05s ,此时n 22.361/s, 0.45，它们都能满足校正目标要求。
控制实验报告四线性系统串联校正
控制实验报告四线性系统串联校正式子中ωn =√50=7.07，ξ=1ωn =0.141， 因此，未加矫正装置时系统的超调量为63%，调节时间为4s ，静态速度误差系数K V 等于该Ⅰ型系统的开环增益为25，单位是1/s 。
2、串联校正的目标（1）超调量M P ≤25%（2）调节时间（过渡过程时间）t s ≤1s （3）校正后系统开环增益（静态速度误差系数）K V 25 1/s3、从对超调量要求可以得到 2125p M e ξ--=≤% ，于是有 0.4ξ> 。
由41s nt ξω=≤s 可以得到4n ωξ≥。
因为要求K V 25 1/s ，故令校正后开环传递函数仍包含一个积分环节，且放大系数为25。
设串联校正装置的传递函数为D (s ),则加串联校正后系统的开环传递函数为 25()()()(0.51)D s G s D s s s =+ 采用相消法，令0.51()1s D s Ts +=+ （其中T 为待确定参数），可以得到加校正后系统的闭环传递函数为 2()()25()1()()D s G s T W s D s G s s s T T==+++ 对校正后二阶系统进行分析，可以得到 225n T ω= 21n T ξω=综合考虑校正后的要求，取 T =0.05s ,此时 22.36n ω= 1/s,0.45ξ=，它们都能满足校正目标要求。
最后得到校正环节的传递函数为0.51()0.051s D s s +=+ 4、加校正后的模拟电路图如下所示：5、实验图像下图为未加矫正环节的实验图像（其坐标单位为1000ms/div ），可以看到系统超调量较大，调节时间很长，大概取4格坐标格，即约为4s ，最后的误差较难看出。
下图是校正后的实验图像（其坐标单位为400ms/div ），可以看出系统超调量明显减小，并且在这个图像中可以估计台调节时间为1.5格即0.6s ，说明满足要求，校正装置起到了预期的作用。
串联校正实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解串联校正的基本原理和设计方法。
2. 掌握利用串联校正装置改善系统性能的方法。
3. 通过实验验证串联校正对系统动态性能的影响。
二、实验原理串联校正是一种常用的控制系统设计方法，通过在系统的输入端或输出端添加校正装置，来改善系统的动态性能和稳态性能。
本实验主要研究串联校正对系统相位裕度和增益裕度的影响。
三、实验器材1. 控制系统实验平台2. 信号发生器3. 示波器4. 信号调理器5. 校正装置（如PID控制器、滤波器等）6. 计算机及仿真软件四、实验步骤1. 搭建实验系统：根据实验要求搭建控制系统实验平台，包括被控对象、校正装置和测量装置。
2. 设置实验参数：设置被控对象和校正装置的参数，如PID参数、滤波器参数等。
3. 进行开环实验：通过信号发生器向系统输入不同频率的正弦信号，利用示波器观察系统的输出响应，记录系统的相位裕度和增益裕度。
4. 进行闭环实验：将系统切换到闭环状态，再次输入正弦信号，观察系统的输出响应，记录系统的相位裕度和增益裕度。
5. 分析实验结果：比较开环和闭环实验结果，分析串联校正对系统性能的影响。
五、实验结果与分析1. 开环实验结果：通过开环实验，可以得到系统的相位裕度和增益裕度，以及系统的频率响应曲线。
2. 闭环实验结果：通过闭环实验，可以得到系统的相位裕度和增益裕度，以及系统的频率响应曲线。
3. 分析结果：- 当校正装置的参数设置合理时，系统的相位裕度和增益裕度会得到改善，从而提高系统的稳定性。
- 串联校正可以有效地抑制系统的振荡和超调，提高系统的响应速度。
- 串联校正对系统的稳态误差也有一定的影响，需要根据实际需求进行调整。
六、实验结论1. 串联校正是一种有效的控制系统设计方法，可以改善系统的动态性能和稳态性能。
2. 通过合理设置校正装置的参数，可以有效地提高系统的稳定性、响应速度和稳态精度。
3. 在实际应用中，需要根据被控对象和系统的具体要求，选择合适的校正装置和参数。
自动控制原理线性系统串联校正实验报告五
武汉工程大学实验报告专业电气自动化班号指导教师姓名同组者无
SIMULINK仿真模型：
单位阶跃响应波形：
分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
分析：由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发散
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发要求：正文用小四宋体，1.5倍行距，图表题用五号宋体，图题位于图下方，表题位于表上方。
自动控制原理试验3_线性系统校正
实验三线性系统校正一、实验目的1.利用Z-N临界增益法则，初步调节PID控制器参数。
2.设计串联校正环节，使整个系统指标满足要求(附加题)。
二、实验内容与步骤1. 已知阀控缸电液位置伺服系统开环传递函数为用Z-N临界增益法则，设计串联PID控制器参数，对比校正前后闭环系统阶跃响应指标及幅频特性的变化。
试验步骤：(1)利用simulink构建闭环系统模型。
(2)构建P控制器(见图1)，找出系统的临界稳定增益Kc，记录Kc值，并根据示波器Scope的图形求得系统临界稳定时的振荡周期Tc(见图2)。
图1 带有P控制器的系统模型(3)依据Z-N临界增益法(见图3)，确定PID控制器参数图2 临界振荡阶跃响应曲线图3 Z-N临界增益法(4)构建PID控制器，测试校正后系统的阶跃响应。
2. 已知单位负反馈系统开环传递函数为设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于30度，wc不低于30rad/s。
试验步骤：(1) 写出校正后整个系统的传递函数()ysxs s s s G +++='1115.0100)(。
(2) 令30)(180,1)(=+=='c c G ωϕγω，用solve 函数解二元一次方程组。
(3) 校验：将得出的x 、y 值代入)(s G '中，验证相角裕度及幅值裕度是否满足要求。
sqrt 函数举例：21x + matlab: sqrt(1+x^2)atan 函数举例：u arctg matlab: atan(u)solve 函数举例：求()()()ys s xs G +++=111100剪切频率为20rad/s ，相角裕度为20º时的x 、y 值。
[x y]=solve(‘方程1’,’方程2’)方程1：()()1201201201100)20(222=+++=y x j G .matlab ：100*sqrt(1+(x*20)^2)/(sqrt(1+20^2)*sqrt(1+(y*20)^2))=1方程2：20)20()20()20(18020)(180=--+⇒=+=y arctg arctg x arctg c ωϕγmatlab ：180+atan(x*20)*180/3.1416-atan(20)*180/3.1416-atan(y*20)*180/3.1416=20 运行后，结果为x=0.005, y=0.246.验证：()()()s s s G 246.011005.01100+++= matlab: num=[100*0.005 100];den=conv([1 1],[0.246 1]);sys=tf(num,den);margin(sys); 可知，此时系统剪切频率为20rad/s ，相角裕度为20.1º。
中南大学自动控制原理—线性系统的校正实验报告
七、分析讨9.53,t(s)=3.844s
2.校正系统的性能指标
由图知，Mp(%)=18.12,t(s)=0.422s
六、数据处理
由系统的开环传递函数 及闭环传递函数 知，系统的特征参量：ωn＝6.32,ξ＝0.158，系统的性能指标：Mp＝60％，tS＝4s，静态误差系数Kv＝20(1/s)。要求采用串联校正的方法，使系统满足下述性能指标：Mp≤25％，tS≤1s，静态误差系数Kv≥20(1/s)。由Mp≤25%，ts≤1s得：ξ≥0.4，ωn≥10,设校正后的系统开环传函为： ,由期望值得： ≥20，K≥20。取ξ＝0.5，则T＝0.05s，ωn＝20满足ωn≥10，得校正后开环传函为： .
三、仪器设备
PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。
四、线路示图
1．原系统的结构框图及模拟电路图
2.加校正环节后的系统结构框图及模拟电路图
五、内容步骤
1.将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设臵了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。
实验报告
实验名称线性系统的校正
系
专业
测控
班
姓名
学号
授课老师
夏利民
预定时间
2013-5-20
实验时间
2013-5-20
实验台号
19
一、目的要求
1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
2．根据期望的时域性能指标推导出二阶系统的串联校正环节的传递函数。
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武汉工程大学实验报告专业自动化班号组别指导教师陈艳菲姓名同组者三、实验结果分析1．开环传递函数为)1(4)(+=s s s G 的系统的分析及其串联超前校正：（1）取K=20，绘制原系统的Bode 图： 源程序代码及Bode 图： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid;运行结果： ans =Inf 12.7580 Inf 4.4165分析：由结果可知，原系统相角裕度r=12.75800，c ω=4.4165rad/s ，不满足指标要求，系统的Bode 图如上图所示。
考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。
确定串联装置所需要增加的超前相位角及求得的校正装置参数。
),5,,45(0000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ mm ϕϕαsin 1sin 1-+=将校正装置的最大超前角处的频率 作为校正后系统的剪切频率 。
则有： αωωω1)(0)()(lg 2000=⇒=c c c c j G j G j G即原系统幅频特性幅值等于 时的频率，选为c ω。
根据m ω=c ω ，求出校正装置的参数T 。
即αωc T 1=。
（2）系统的串联超前校正：源程序代码及Bode图：num0=20;den0=[1,1,0];w=0.1:1000;[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]margin(num0,den0)grid;e=5; r=50; r0=pm1;phic=(r-r0+e)*pi/180;alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic));[il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha)));wc=w( ii);T=1/(wc*sqrt(alpha));numc=[alpha*T,1];denc=[T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den);printsys(numc,denc)disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den)[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.');grid; ylabel('幅值(db)');title('--Go,-Gc,GoGc');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0']);subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)');title(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0']);运行结果：ans =Inf 12.7580 Inf 4.4165num/den =0.31815 s + 1--------------0.062352 s + 1校正之后的系统开环传递函数为:num/den =6.363 s + 20------------------------------0.062352 s^3 + 1.0624 s^2 + s分析：由结果可知，校正环节的传递函数为（0.31815 s + 1）/（0.062352 s + 1），校正后系统的开环传递函数为（6.363 s + 20）/（0.062352 s^3 + 1.0624 s^2 + s）,系统的Bode图如上图所示。
（3）系统的SIMULINK仿真校正前SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK 仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性增强。
2、开环传递函数为3)1()(+=s k s G 的系统的分析及其串联滞后校正：（1）取K=24，绘制原系统的Bode 图： 源程序代码及Bode 图： num0=24; den0=[1 3 3 1]; w=logspace(-1,1.2);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid;运行结果：Warning: The closed-loop system is unstable. > In warning at 26In DynamicSystem.margin at 60 In margin at 98 In Untitled at 4ans =0.3334 -29.1467 1.7322 2.7056分析：由结果可知，原系统不稳定，且截止频率远大于要求值。
系统的Bode图如上图所示，考虑采用串联超前校正无法满足要求，故选用滞后校正装置。
（2）系统的串联滞后校正：源程序代码及Bode图：num0=24;den0=[1 3 3 1];w=logspace(-1,1.2);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]margin(num0,den0)grid;e=10; r=45; r0=pm1;phi=(-180+r+e);[il,ii]=min(abs(phase1-phi));wc=w( ii); beit=mag1(ii); T=10/wc;numc=[ T,1]; denc=[ beit*T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den);printsys(numc,denc)disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den)[mag2,phase2]=bode(numc,denc,w);[mag,phase]=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.');grid; ylabel('幅值(db)');title('--Go,-Gc,GoGc');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0']);subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)');title(['校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0']);运行结果：Warning: The closed-loop system is unstable.> In lti.margin at 66In margin at 92In Untitled2 at 4ans =0.3334 -29.1467 1.7322 2.7056num/den =11.4062 s + 1-------------116.386 s + 1校正之后的系统开环传递函数为：num/den =273.75 s + 24---------------------------------------------------------116.386 s^4 + 350.1579 s^3 + 352.1579 s^2 + 119.386 s + 1分析：由结果可知，校正环节的传递函数为（11.4062 s + 1）/（116.386 s + 1），校正后系统的开环传递函数为（273.75 s + 24）/（116.386 s^4 + 350.1579 s^3 + 352.1579 s^2 + 119.386 s + 1）,系统的Bode图如上图所示。
（3）系统的SIMULINK仿真校正前SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发散变为收敛，系统无超调。
3、系统的开环传递函数为)2)(1()(++=s s s Ks G 的系统的分析及滞后-超前校正：（1）取K=20，绘制原系统的Bode 图： 源程序代码及Bode 图： num0=20; den0=[1 3 2 0]; w=logspace(-1,1.2);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) grid; 运行结果：Warning: The closed-loop system is unstable.> In lti.margin at 66 In margin at 92 In Untitled3 at 2 ans =0.3000 -28.0814 1.4142 2.4253分析：由结果可以看出，单级超前装置难以满足要求，故设计一个串联滞后-超前装置。