中南大学自动控制原理—线性系统的校正实验报告
线性系统的校正试验报告
线性系统的校正试验报告一、引言线性系统是指输入与输出之间存在线性关系的系统。
在实际应用中，为了保证系统的准确性和可靠性，需要对线性系统进行校正。
本次试验的目标是校正线性系统，测试其输入与输出之间的线性关系，并验证其准确性和可靠性。
二、实验目的1.校正线性系统，获取其输入与输出之间的线性关系。
2.验证线性系统的准确性和可靠性。
三、实验仪器与材料1.线性系统2.信号发生器3.示波器4.电缆5.计算机四、实验步骤1.连接实验仪器与材料，确保信号发生器与示波器与线性系统的输入与输出正确连接。
2.设置信号发生器的输出信号频率和幅度，并记录相关参数。
3.将信号发生器输出信号连接至线性系统的输入端口，将示波器连接至线性系统的输出端口。
4.通过示波器观察线性系统的输出波形，并记录相关参数。
5.重复步骤2至4，获取多组输出波形数据。
6.根据信号发生器的输出信号和示波器的输出波形数据，绘制输入与输出之间的线性关系曲线。
7.分析曲线的线性程度，评估线性系统的准确性和可靠性。
五、实验结果与分析根据实验步骤所获得的数据，绘制输入与输出之间的线性关系曲线。
根据曲线的趋势和拟合度，可以判断线性系统的准确性和可靠性。
六、结论根据实验结果与分析，可以得出线性系统在一定范围内满足线性关系，但在较大输入幅度时可能存在非线性失真。
线性系统的准确性和可靠性需要根据具体应用场景进行评估，对于要求较高准确性和可靠性的应用，可能需要进行进一步校正或选择其他更适合的系统。
七、实验心得通过这次实验，我对线性系统的校正工作有了更深入的了解。
在实际应用中，校正线性系统是确保系统准确性和可靠性不可或缺的一步，对于研究和开发工作具有重要意义。
同时，实验过程中也学会了使用信号发生器和示波器进行测量和观察，提高了实验操作能力。
[1]系统校正方法与技术研究，XXX，XXX出版社，2024年。
[2]信号源与示波器的使用方法，XXX，XXX期刊，20XX年。
线性系统的校正 实验报告
线性系统的校正实验报告翻译：摘要：本实验通过给定的线性系统对其进行校正，在不同的频率下对系统进行稳态和瞬态测试，通过测试结果分析系统性能和误差，掌握线性系统的基本原理和校正方法。
引言：线性系统广泛应用于各种工业、科技领域，而线性系统的准确度和稳定性关系到整个系统的效率和安全性。
因此，对线性系统进行校正是保证其正常运行的必要手段。
本实验将针对一个给定的线性系统进行校正，分析其校正效果。
实验设计：1. 实验仪器本实验要求使用信号发生器、数字脉冲计数器和示波器。
2. 实验内容（1）信号发生器的设置设置输出波形类型和频率，使其跟线性系统的工作频率相同。
（2）数字脉冲计数器的设置通过数字脉冲计数器测试稳态和瞬态响应，并对脉冲计数器进行校准。
（3）示波器的设置观测线性系统的输出信号，分析系统的稳态和动态响应。
（4）线性系统的测试使用信号发生器输入不同频率的正弦波和方波信号，观测输出信号，并记录数字脉冲计数器的计数。
3.实验步骤（1）准备工作将信号发生器和示波器连接线性系统的输入和输出接口，调节信号发生器的频率和幅度。
（2）瞬态响应测试在信号发生器上输入方波信号，在示波器上观测输出信号的瞬态响应，通过计数器获取相关数据。
在信号发生器上输入正弦波信号，通过调整幅度和相位，使其和线性系统的工作频率相同，记录计数器的数据，并分析系统的稳态响应。
结果分析：通过本实验的测试，得到了不同频率下线性系统的稳态和瞬态响应。
观察稳态响应的幅频响应曲线，分析系统的性能。
通过瞬态响应和数字脉冲计数器的数据，计算误差，判断系统的准确度和稳定性。
运用基本的线性系统校准方法对系统进行校准，进一步提高系统的准确度和稳定性。
结论：。
自控实验中三线性系统的校正实践与总结
自控实验中三线性系统的校正实践与总结在自控实验中，三线性系统的校正实践是一个重要的环节。
通过对系统参数进行准确的校正，可以提高系统的稳定性和控制精度。
本文将对三线性系统的校正实践进行总结，并探讨实践中的一些经验和技巧。
首先，三线性系统的校正实践需要确定系统的数学模型。
根据系统的物理特性和控制要求，可以建立系统的传递函数或状态空间模型。
通过实验数据的采集和分析，可以进一步优化模型的参数，使其更贴近实际情况。
其次，校正实践需要选择合适的校正方法。
常用的校正方法包括开环校正、闭环校正和最优校正等。
开环校正是在系统输入端加入一定的激励信号，通过观察输出响应来分析系统的动态特性。
闭环校正是在系统的控制回路中采集反馈信号，通过调整控制器参数来优化系统的控制效果。
最优校正是通过最小化系统误差的某个性能指标，来确定最佳的校正参数。
在实践中，有一些重要的技巧和经验可以帮助我们进行三线性系统的校正。
首先，建议采用逐步逼近法进行校正。
即先根据初始参数进行校正，然后逐步调整参数，直到达到目标控制效果。
这样可以避免参数调整过快导致系统不稳定。
其次，注意系统的灵敏度和鲁棒性。
灵敏度表示系统输出对参数变化的敏感程度，鲁棒性表示系统对参数变化的容忍程度。
通过优化系统的灵敏度和鲁棒性，可以提高系统的稳定性和可靠性。
在实践中，还需要注意一些常见的问题和挑战。
首先，系统的非线性特性可能会导致校正的困难。
针对非线性系统，可以采用线性化的方法进行校正，即在一定工作范围内假定系统是线性的。
其次，存在传感器误差和信号干扰等问题，这会对校正的准确性产生影响。
为了解决这些问题，可以采用滤波和校正算法等技术手段，提高系统的鲁棒性。
最后，校正实践的总结对于进一步改进系统性能和设计控制策略具有重要意义。
通过总结和分析校正过程中的经验和教训，可以发现系统的优缺点，找到改进的方向。
同时，总结还可以为未来的实验提供参考，提高实验的效率和质量。
综上所述，三线性系统的校正实践是一个复杂而重要的过程。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验一、典型环节的时域响应一．实验目的1. 熟悉并掌握TD-ACC+( TD-ACS设备的使用方法及各典型环节模拟控制电路的构成方法。
2. 熟悉各种典型环节的理想阶跃曲线和实际阶跃响应曲线。
对比差异、分析原因。
3. 了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二．实验设备PC机一台，TD-ACC+( TD-ACS实验系统一套。
三．实验内容1. 比例环节2. 积分环节3. 比例积分环节4. 惯性环节5. 比例微分环节6. 比例积分微分环节四、实验感想在本次实验后，我了解了典型环节的时域响应方面的知识，并且通过实践，实现了时域响应相关的操作，感受到了实验成功的喜悦。
实验二、线性系统的矫正一、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、仪器设备PC机一台，TD-ACC+或TD-ACS）教学实验系统一套三、原理简述所谓校正就是指在使系统特性发生变接方式可分为馈回路之内采用的测点之后和放1．原系统的结构框图及性能指标对应的模拟电路图2．期望校正后系统的性能指标3．串联校正环节的理论推导四、实验现象分析校正前：校正后：校正前：校正后：六、实验心得次实验让我进一步熟悉了TD-ACC实验系统的使用，进一步学习了虚拟仪器，更加深入地学习了自动控制原理，更加牢固地掌握了相关理论知识，激发了我理论学习的兴趣。
实验三、线性系统的频率响应分析、实验目的1 ．掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函2 ．掌握实验方法测量系统的波特图。
、实验设备PC机一台，TD-ACC系列教学实验系统一套三、实验原理及内容（一）实验原理1 ．频率特性当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率（3由0变至％）而变化的特性。
频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其它形式的周期函数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以用富氏级数展开为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。
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。
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。
中南大学自动控制原理实验报告
中南大学自动控制原理实验报告--------------------------------------------------------------------------作者: _____________--------------------------------------------------------------------------日期: _____________信息科学与工程学院本科生实验报告实验名称自动控制原理实验预定时间实验时间姓名学号授课教师实验台号专业班级实验一 1.1典型环节的时域分析实验目的：1．熟悉并掌握 TD-ACC+(或 TD-ACS)设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2．熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
对比差异、分析原因。
3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
实验设备：PC 机一台， TD-ACC+(或 TD-ACS)实验系统一套。
模拟电路图如下：实验结果：当R0=200K；R1=100K。
输出电压约为输入电压的1/2，误差范围内满足理论波形，当R0 = 200K； R1 = 200K。
积分环节模拟电路图：当R0=200K；C=1uF。
实验结果：当R0 = 200K； C = 2uF。
比例积分环节 (PI)模拟电路图：取 R0 = R1 = 200K； C = 1uF。
实验结果取 R0=R1=200K； C=2uF。
惯性环节(T)模拟电路图：取 R0=R1=200K； C=1uF。
取 R0=R1=200K； C=2uF。
比例微分环节(PD)模拟电路图：取 R0 = R2 = 100K， R3 = 10K， C = 1uF； R1 = 100K。
取 R0=R2=100K， R3=10K， C=1uF； R1=200K。
比例积分微分环节(PID)模拟电路图：取 R2 = R3 = 10K， R0 = 100K， C1 = C2 = 1uF； R1 = 100K。
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。
2023年自动控制原理实验系统超前校正实验报告
试验五 系统超前校正（4课时）本试验为设计性试验 一、试验目旳1. 理解和观测校正装置对系统稳定性及动态特性旳影响。
2. 学习校正装置旳设计和实现措施。
二、试验原理工程上常用旳校正措施一般是把一种高阶系统近似地简化成低阶系统, 并从中找出少数经典系统作为工程设计旳基础, 一般选用二阶、三阶经典系统作为预期经典系统。
只要掌握经典系统与性能之间旳关系, 根据设计规定, 就可以设计系统参数, 进而把工程实践确认旳参数推荐为“工程最佳参数”, 对应旳性能确定为经典系统旳性能指标。
根据经典系统选择控制器形式和工程最佳参数, 据此进行系统电路参数计算。
在工程设计中, 常常采用二阶经典系统来替代高阶系统（如采用主导极点、偶极子等概念分析问题）其动态构造图如图7-1所示。
同步还常常采用“最优”旳综合校正措施。
图7-1二阶经典系统动态构造图二阶经典系统旳开环传递函数为)2()1()(2n n s s Ts s Ks G ξωω+=+= 闭环传递函数2222)(nn ns s s ωξωω++=Φ 式中 , 或者 二阶系统旳最优模型 （1）最优模型旳条件根据控制理论, 当 时, 其闭环频带最宽, 动态品质最佳。
把 代入 得到, , 这就是进行校正旳条件。
（2）最优模型旳动态指标为%3.4%100%21/=⨯=--ξξπσe，T t ns 3.43≈=ω三、试验仪器及耗材1．EL —AT3自动控制原理试验箱一台； 2．PC 机一台； 3．数字万用表一块 4．配套试验软件一套。
四、试验内容及规定未校正系统旳方框图如图7-2所示, 图7-3是它旳模拟电路。
图7-2未校正系统旳方框图矫正后未调整电路图图7-3未校正系统旳模拟电路设计串联校正装置使系统满足下述性能指标（1） 超调量%σ≤5% （2） 调整时间t s ≤1秒（3） 静态速度误差系数v K ≥20 1/秒 1. 测量未校正系统旳性能指标 （1）按图7-3接线；（2）加入单位阶跃电压, 观测阶跃响应曲线, 并测出超调量 和调整时间ts 。
自动控制实验五线性定常系统的串联校正
自动控制实验实验五线性定常系统的串联校正姓名: 学号: 班级:实验指导老师: __________________ 成绩: ____________________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的结果, 进而掌握对系统的实时调试技术。
二、实验内容1 对未加校正装置时系统的性能进行分析, 根据性能要求进行校正器模型的理论设计2 Matlab仿真（1）观察校正前系统的时域、频域性能。
（2）观察校正后系统的时域、频域性能。
（3）对比1.2中结果分析校正器性能, 在保证校正效果的前提下并根据实验台实际参数进行校正器模型调整。
3 模拟实验。
（1）搭接校正前的系统模拟电路。
（2）搭接校正器模拟电路（3）验证是否满足设计要求。
三、实验数据或曲线1 MATLAB仿真部分选取实验题目三系统模型g0=tf([20],[1 1 0]);Bode(g0)gf=feedback(g0,1);step(gf)gc=tf([0.38 1],[0.05 1]);g=g0*gc;Bode(g0,g)gcf=feedback(g,1);step(gcf)校正前系统伯德图由图可知系统的性能不满足性能要求, 考虑采用串联超前校正。
阶跃响应曲线校正后系统的伯德图校正器模型（0.4s+1）/(0.05s+1),由图知系统的性能均满足性能要求, 校正器模型合理。
校正后闭环系统的阶跃响应曲线从校正前后系统的阶跃响应曲线上显示的参数可见, 系统的性能得到了改善。
2 模拟部分校正前系统的阶跃响应曲线校正后系统的阶跃响应曲线四、实验结论控制系统设计的思路之一就是在原系统特性的基础上, 对原特性加以校正, 使之达到要求的性能指标。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正和超前滞后校正装置。
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。
自动控制原理校正实验报告
自动控制原理课程设计实验报告2011- 2012 学年第 1 学期专业：班级：姓名（学号）：2011 年12月5日至2011 年12月16日一.设计题目已知原系统的开环传递函数为()(0.11)(0.011)kG s s s s =++。
试运用串联校正的方法使校正后的系统满足以下条件：（1）静态速度增益250v k ≥；（2）相角裕度'45r ≥︒； （3）穿越频率30/secc w rad ≥；二．原理分析（1）系统为I 型系统，取K=250（2）用Matlab 计算校正前的相关参数结果如下：得到校正前穿越频率'47/secc w rad = ，相角裕度013.2r =-︒MATLAB 程序：num=[250];den=[0.001 0.11 1 0]; g=tf(num,den); margin(g);[gm,pm,wj,wc]=margin(g); grid由结果可知，原系统不稳定，则应使用滞后超前校正，利用超前校正增大相角裕度，利用滞后校正改善系统的稳定性； （3）滞后超前网络的基本模型为：(1)(1)()(1)(1)ab c abs s w w G s as s w aw ++=++（4）参数的计算①由原系统转折频率可知：10/secb w rad =②设计题目要求实验要求30/secc w rad ≥故选择''34/secc w rad =，由先前的Matlab 仿真结果得原幅值曲线上对应频率为34rad/s 的点对应的幅值为 5.85d B ，由相关公式可得：'''''20lg ()20lgcc bw a L w w -++=得a=7.35.③确定滞后部分的交接频率aw ：校正后系统的传递函数为：250(1)()7.35(0.011)(1)(1)73.5aas w G s ss s s w +=+++求相位裕度可知：''''''''7.3590arctanarctan 0.01arctan()ccc aaww r w w w =︒+--得：0.93a w =。
线性系统的校正 实验报告
线性系统的校正实验报告（滞后校正） （超前校正）超前校正：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为：()(1)(4)KG s S S S =++，使用根轨迹解析法对系统进行超前串联校正设计，使之满足： 1）阶跃响应的超调量%20%σ=2）阶跃响应的调节时间不超过4(0.02)s t s =∆=±一、基于根轨迹法的串联超前校正的校正原理：当系统的性能指标以时域形式提出时，通常用根轨迹法对系统进行校正。
基于根轨迹法校正的基本思想是：假设系统的动态性能指标可由靠近虚轴的一对共轭闭环主导极点来表征，因此，可把对系统提出的时域性能指标的要求转化为一对期望闭环主导极点。
确定这对闭环主导极点的位置后，首先根据绘制根轨迹的相角条件判断一下它们是否位于校正前系统的根轨迹上。
如果这对闭环主导极点正好落在校正前系统的根轨迹上，则无需校正，只需调整系统的根轨迹增益即可；否则，可在系统中串联一超前校正装置1()(1)1C aTsG s a Ts+=>+,通过引入新的开环零点z c =-1/aT 和新的开环极点p c =-1/T 来改变系统原根轨迹的走向,使校正后系统的根轨迹经过这对期望闭环主导极点。
二、超前校正装置及其特性：典型超前校正装置的传递函数可写为1()(0)1C aTs G s a Ts+=>+式中a 为分度系数，T 为时间常数其频率响应1()1C jaT G j jTs ωωω+=+幅频特性：()c A ω=相频特性：11122(1)()1a T tg aT tg T tg aT ωφωωωω----=-=+由于a>1，()φω始终大于0，即超前校正装置始终提供超前相角。
超前装置提供一个极点和一个零点三、校正过程1）做出校正前系统的根轨迹和阶跃响应，如下图MATLAB代码：num=[1];den=[1 5 4 0];G0=tf(num,den) figure(1);rlocus(G0);sys=feedback(G0,1);figure(2);t=0:0.01:30;step(sys,t)grid2）根据21%100%e πςςσ--=⨯，可算出0.4559ς=，考虑到非主导极点和零点对超调量的影响，取0.5ς=又因为0.02∆=时， 4.44.4s nt ςωσ==，可得 2.2, 1.1n ωσ==期望闭环极点的纵坐标为21d ωως=- 1.9053d ω= 综上可得系统的一对希望的闭环主导极点为：1,2 1.1 1.9n d s j ςωω=-±=-±3）根据求得的主导极点，计算超前校正网络在1s 处应提供的超前角：1()(atan(1.9/2.9)*180/pi+180-atan(1.9/0.1)*180/pi+180-atan(1.9/1.1)*180/pi)o G s ∠=-得1()246.3131o G s ∠=-1180()o G s φ=--∠可得：66.3131φ=把()c G s 的零点设置在期望极点的正下方，即 1.1c z =-，从期望极点向左作角60φ=的负实轴交点上，可求得 5.5c p =- 4）校正后系统的开环传递函数为( 1.1)()(1)(4)( 5.5)K s G s s s s s +=+++由根轨迹的幅值条件，求得系统工作于期望极点处的K 值为36.2。
实验四线性系统的校正精品文档7页
实验四 线性系统的校正（一）频域法串联超前校正控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定，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，使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
一．实验要求1．了解和掌握二阶系统中的闭环和开环对数幅频特性和相频特性（波德图）的构造及绘制方法。
2．了解和掌握超前校正的原理，及超前校正网络的参数的计算。
3．熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。
4．观察和分析系统未校正和串联超前校正后的开环对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ωϕ，幅值穿越频率处ωc ′，相位裕度γ，并与理论计算值作比对。
二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析引入频域法串联超前校正网络后的二阶系统瞬态响应和稳定性。
超前校正的原理是利用超前校正网络的相角超前特性，使中频段斜率由-40dB/dec 变为-20 dB/dec 并占据较大的频率范围，从而使系统相角裕度增大，动态过程超调量下降；并使系统开环截止频率增大，从而使闭环系统带宽也增大，响应速度也加快。
1．未校正系统的时域特性的测试未校正系统模拟电路图见图3-3-2。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性。
图3-3-2 未校正系统模拟电路图图3-3-2未校正系统的开环传递函数为：0.3S)0.2S(16)S (G += 模拟电路的各环节参数：积分环节（A5单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1=0.2S ，惯性环节（A6单元）的惯性时间常数 T=R 2*C 2=0.3S ， 开环增益K=R2/R3=6。
实验步骤： 注：‘S ST’ 用“短路套”短接！（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)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）。
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。
自动控制原理实验报告(电子版)
自动控制原理实验报告课程编号：ME3121023专业班级姓名学号实验时间：一、实验目的和要求：通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。
能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。
通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。
二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明自动控制实验系统一套计算机（已安装虚拟测量软件---LABACT）一台椎体连接线18根实验一线性典型环节实验（一）、实验目的：1、了解相似性原理的基本概念。
2、掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。
3、掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环节的参数（K、T）。
4、学会时域法测量典型环节参数的方法。
（二）、实验内容：1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
2、在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出之间的时域数学关系。
3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。
（三）、实验要求：1、仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使用说明书。
2、做好预习，根据实验内容中的原理图及相应参数，写出其传递函数的表达式，并计算各典型环节的时域输出响应和相应参数（K、T）。
3、分别画出各典型环节的理论波形。
5、输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数。
（四）、实验原理：实验原理及实验设计：1．比例环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时域输出响应：2．惯性环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：3．积分环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：时常数：时域输出响应：4．比例积分环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：5．比例微分环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：6．比例积分微分环节：Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：（五）、实验方法与步骤1、根据原理图构造实验电路。
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臵 (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。
按校正装臵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采用的校正方式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K≥10，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：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。
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3.测量校正系统的性能指标。(1)按图1.3-4接线。将1中的方波信号加至输入端。(2)用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。计算响应曲线的超调量MP和调节时间tS，是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线(包括阻容值)。
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： .
因为原系统开环传函为： 且采用串联校正，所以串联校正环节的传函为：
七、分析讨论
1.原系统的性能指标
由图知：Mp(%)=59.53,t(s)=3.844s
2.校正系统的性能指标
由图知，Mp(%)=18.12 ,t(s)=0.422s
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
二、原理简述
所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装臵(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。按校正装臵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采用的校正方式，串联校正装臵串联在前向通路上，一般接在误差检测点之后和放大器之前。本次实验主要介绍串联校正方法
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。