实验五、用频率法设计串联超前校正网络

4. 设计无源串联超前校正网络 ① 根据性能指标要求的 γ 和校正前系统的γ 确定最 大超前相角 ϕ m ：
,
ϕm = γ ' − γ + ∆
( ∆ = 80 )
确定a ② 根据所确定的ϕ m ，按式 (5-3) 确定 ③ 在未校正系统的对数幅频特性曲线上找到幅频值 的点， 为 − 10 log a 的点，对应的频率即为超前校正装置 ' 的 ωm ，也就是校正后系统的 ω c 及式(5-4) 确定参数 确定参数T ④ 根据选定的 ωm 及式 根据a,T的值确定 ⑤ 根据 的值确定 R4 , R5 , C3 , (C3 = 1µF )
K R2 1 Kv = = = 20, K = =4 0.2 ess R3
2. 根据图5-2连接电路 根据图 连接电路 R3用可变电阻 用可变电阻 3. 对未校正系统进行频域特性测试 根据频率特性曲线测出未校正系统的截止频率 ， ωc γ 相角裕度 ，从两阶系统频率特性表中读取时 域性能指标。 域性能指标。
式中： 式中：
R4 + R5 a= >1 R5
R 4R 5 T= C3 R4 + R5
最大超前 相角频率 最大超 前相角
图2 无源超前网络的Bode图
1 1 1 ωm = ⋅ = T aT T a (5 - 4)
Lω m = 10 log a
(5 − 5 )
(5 − 3)
a -1 ϕ m = arcsin a +1
２．校正方式： 校正方式： ① 串联校正:超前校正、滞后校正、滞后-超 串联校正:超前校正、滞后校正、滞后前校正 ② 反馈校正 ③ Βιβλιοθήκη Baidu馈校正 ④ 复合校正
３．无源超前校正网络
图1
无源超前网络
1 1 + aTS 超前网络的传递函数为： 超前网络的传递函数为： GC ( S ) = × a 1 + TS
五、实验报告要求
1．根据校正网络的设计要求，写出设计过程及设计 结果。 2．给出经实验调试后的校正装置参数（惯性环节和 校正网络的R、C值）。 3．在同一坐标系上画出系统校正前后的开环Bode图， 分析超前校正的作用及特点。
按下图连接超前校正网络电路图 注意：无源串联超前校正网络的增益为1/a， 故应将惯性环节的增益增大为原来a倍，即R3变 为原来的1/a。
超前校正网络电路图
5. 对校正后的系统进行频域特性测试 把设计好的校正网络串联在原系统的A1与 把设计好的校正网络串联在原系统的 与 A5之间，测试校证后系统的频域特性。若此时 之间， 之间 测试校证后系统的频域特性。 满足指标要求则记录相应的性能指标， 满足指标要求则记录相应的性能指标，方法同 第二次实验中所述， 第二次实验中所述，若不满足要求重新设计校 正网络。 正网络。 6. 从两阶系统频率特性表中读取校正后系统的时 ' ' 域性能指标及截止频率 wc 和相角裕度 γ 。
1 + sinϕm a= 1 − sinϕm
10 log a
− 10 log a
ωc'
ωm
γ ' −γ
串联超前校正网络对系统性能的影响
γ ↑, σ % ↓, ω c ↑, t s ↓
三、实验内容
系统结构图
设
G0 ( s ) =
K 0.2 s (0.3s + 1)
为超前校正网络。 , Gc (s)为超前校正网络。
实验五 用频率法设计串联超前校正网络 一、实验目的
1. 熟练掌握用频域法设计串联超前校正网络的步 骤。 2. 学会校正网络的实现。 学会校正网络的实现。 3. 进一步了解校正网络对系统性能的改善。 进一步了解校正网络对系统性能的改善。
二、实验预备知识
１．校正的概念： 校正的概念：
在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变 的机构或装置，使系统整个特性发生变化， 的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满 足给定的各项性能指标。 足给定的各项性能指标。
试设计惯性环节和一个无源串联超前校正装置， 试设计惯性环节和一个无源串联超前校正装置，要 惯性环节和一个无源串联超前校正装置 求系统校正后满足下列指标： r ( 求系统校正后满足下列指标：当t ) = t 时，稳态误 差 ' o
ess ≤ 0.05
γ ≥ 55
,相角裕度
四、实验步骤
1. 根据稳态指标的要求确定开环增益 根据稳态指标的要求确定开环增益K