【正文】 網(wǎng)絡的最大超前相位角必須為： 。其中△為考慮到時，所需減的角度，一般取5176。~10176。③ 據(jù)式 333 可計算出網(wǎng)絡的參數(shù)： ④ 據(jù)式 334 可計算出網(wǎng)絡的最大超前相位角處的對數(shù)幅頻值為： ⑤ 在未校正系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻曲線上，用鼠標在曲線處點擊一下，待檢測完成后，就可以根據(jù)‘十字標記’，可測得系統(tǒng)在時的角頻率= rad/s ，見圖335，該角頻率應是網(wǎng)絡的最大超前角頻率，這亦是串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的零分貝頻率。⑥ 據(jù)式 335可計算出計算串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡參數(shù)：， ⑦ 據(jù)式 332 令 C=1u， 計算出：R4=155K， R5=超前校正網(wǎng)絡傳遞函數(shù)為： （337）⑧為了補償接入超前校正網(wǎng)絡后，被校正系統(tǒng)的開環(huán)增益要下降a倍，必須另行提高系統(tǒng)的開環(huán)增益增益a倍。因為a=5，所以校正后系統(tǒng)另行串入開環(huán)增益應等于5的運放A5。 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的頻域特性的測試串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)頻域特性測試的模擬電路圖見圖337。圖337（a） 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)頻域特性測試的模擬電路圖圖337（b）校正網(wǎng)絡（部分）連線示意圖圖337（a）串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：實驗步驟： （1）將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖337（a）、圖337（b）安置短路套與測孔聯(lián)線表如下。1信號輸入r(t)B2（OUT2）→A1（H1）2運放級聯(lián)A2A（OUTA）→A6（H1）3負反饋A6（OUT）→A1（H2）4運放級聯(lián)A6（OUT）→A3（H1）5幅值測量A3（OUT）→ B7（IN4）6相位測量A3（OUT）→ A8（CIN1）7A8（COUT1）→ B8（IRQ6）8/9跨接元件（155K）元件庫A11中可變電阻跨接到A1（OUT）和A10（IN+）之間校正網(wǎng)絡：參見圖337(b)10/11跨接元件（1u）元件庫A11中可變電阻跨接到A1（OUT）和A10（IN+）之間12/13跨接元件（）元件庫A11中可變電阻跨接到 A10（IN+）和GND之間14運放級聯(lián)A10（OUT）→A5（H1）15運放級聯(lián)A5B（OUTB）→A2（H1）（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S3，S113A3S1，S64A5S3，S75A6S4，S8，S96B5‘SST’7A10S1（3）運行、觀察、記錄：運行程序同《2．未校正系統(tǒng)的頻域特性的測試》。圖337（a）的串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻、相頻曲線。在校正后系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻曲線上，用鼠標在曲線處點擊一下，待檢測完成后，就可以根據(jù)‘十字標記’測得系校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率ωc ，見圖338，其穿越頻率ωc= rad/s。再在校正后系統(tǒng)開環(huán)相頻特性曲線上，根據(jù)‘十字標記’測得系統(tǒng)的相位角，見圖339，其相位裕度。校正后穿越頻率ωc＇圖338 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻曲線校正后相位裕度γ校正后穿越頻率ωc＇圖339 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)相頻曲線在串聯(lián)超前校正后的相頻特性曲線上可測得串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的頻域特性： 穿越頻率ωc= rad/s， 相位裕度γ= 176。 測試結(jié)果表明符合設計要求。示波器的截圖詳見虛擬示波器的使用。串聯(lián)超前校正系統(tǒng)的時域特性的測試串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)時域特性測試的模擬電路圖見圖3310。圖3310 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)時域特性測試的模擬電路圖實驗步驟：注：‘S ST’ 用“短路套”短接！（1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的矩形波輸出作為系統(tǒng)輸入R。（連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號)① 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中‘矩形波’（矩形波指示燈亮）。② 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設定電位器1”，使之矩形波寬度≥3秒（D1單元左顯示）。③ 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= （D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖3310安置短路套與測孔聯(lián)線按下表。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S3，S113A3S1，S64A5S3，S75A6S4，S8，S96B5‘SST’7A10S11信號輸入r(t)B5（OUT）→A1（H1）2運放級聯(lián)A10（OUT）→A5（H1）3運放級聯(lián)A5B（OUTB）→A2（H1）4運放級聯(lián)A2A（OUTA）→A6（H1）5負反饋A6（OUT）→A1（H2）6運放級聯(lián)A6（OUT）→A3（H1）7/8跨接元件（155K）元件庫A11中可變電阻跨接到A1（OUT）和A10（IN+）之間9/10跨接元件（1u）元件庫A11中可變電阻跨接到A1（OUT）和A10（IN+）之間11/12跨接元件（）元件庫A11中可變電阻跨接到 A10（IN+）和GND之間13示波器聯(lián)接1檔A3（OUT）→B3（CH1）14B5（OUT）→B3（CH2）（3）運行、觀察、記錄：運行程序同《1．未校正系統(tǒng)的時域特性的測試》觀察矩形波輸出（OUT）從0V階躍+，被測系統(tǒng)輸出的時域特性曲線見圖3311，等待一個完整的波形出來后，點擊停止，然后移動游標測量其超調(diào)量、峰值時間及調(diào)節(jié)時間。在串聯(lián)超前校正后的時域特性特性曲線上可測得時域特性： 超調(diào)量Mp= % 調(diào)節(jié)時間ts= (△=5時) 峰值時間tp=圖3311 串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的時域特性曲線注：做完該實驗請將A10單元的短路套拔掉放置在短路套閑置區(qū)，否則可能會影響矩形波輸出！四．實驗報告要求：按下表“校正后系統(tǒng)的相位裕度γ′”設計校正參數(shù)，構(gòu)建校正后系統(tǒng)，畫出串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)模擬電路圖，及校正前、后的時域特性曲線，並觀測校正后系統(tǒng)的相位裕度γ′、超調(diào)量Mp，峰值時間tP填入實驗報告。相位裕度γ′（設計目標）測 量 值相位裕度γ′超調(diào)量Mp(%)峰值時間tP50176。5140176。4160176。6170176。71實驗總結(jié)。最開始接觸自控原理試驗，對各個試驗器件并不是很熟悉。首先是理解實驗原理，按照實驗指導書，一步一步的進行試驗操作。觀察和分析各典型環(huán)節(jié)的階躍響應曲線，了解各項電路參數(shù)對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。比例環(huán)節(jié)的階躍響應曲線與慣性環(huán)節(jié)的階躍響應曲線很容易就得到了。計算比例積分環(huán)節(jié)時，比例系數(shù)K和積分常數(shù)Ti的計算值與測量值有出入，但差距不大。2. 二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性。首先是驗算出傳遞函數(shù)標準式，實驗目的是研究振蕩頻率，阻尼比的過渡過程。然后計算下一部分實驗中超調(diào)量Mp，峰值tp，在實驗時去測量值時，標尺并不能十分準確的取在切點出，這些實驗結(jié)果存在人為誤差，最終結(jié)果基本一致。3. 頻率特性測試。波特圖最終并不能很好地展現(xiàn)原理結(jié)果，因為各種原因。我們多次實驗都不能很好的得到極其穩(wěn)定圖像，但是大致的圖像走勢安全正確。因為在另行構(gòu)建實驗被測系統(tǒng)時，要求其系統(tǒng)輸出振幅不得大于5V，仔細觀察實驗被測系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的輸出，不能有限幅現(xiàn)象（－10V≤輸出振幅≤＋10V），防止產(chǎn)生非線性失真，影響實驗效果。由于沒有計算器，計算正切值tan我們實驗的速度放慢。4. 一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線。由于事先沒有準備充足，我們在實驗時又再一次的復習了慣性環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率的計算，雖然耗費了一些時間，但是對之后的實驗有很好的促進，并且我對知識又加深了印象。試驗后我們認真觀察了生成的相頻曲線與幅相曲線，又根據(jù)不同頻率下產(chǎn)生的圖像不同之處進行對比，了解了頻率特性曲線的作用。5. 頻域法串聯(lián)超前校正。這最后一次的實驗我們組做的很曲折，最后的實驗有很大部分的參數(shù)計算，我們沒有使用計算器，實驗測量需要的測量點需要計算得出再驗證，開始我們在圖像上取點讀數(shù)時理解錯了，取錯了點，后來計算時又忽略了為了補償接入超前校正網(wǎng)絡后，被校正系統(tǒng)的開環(huán)增益要下降a倍，必須另行提高系統(tǒng)的開環(huán)增益增益a倍。因為a=5，所以校正后系統(tǒng)另行串入開環(huán)增益應等于5倍的運放A5。但最后我們將全部應該做的都計算并校正完了，唯一的缺憾是，由于硬件原因，我們沒能在PC上完成實驗驗證。這一個月實驗課程，使我對知識的掌握更加扎實，在老師和同學的一起努力與互相幫助下，我們很好地完成了實驗課程。不僅學會了各種儀器的使用，也將理論賦予實踐，鞏固了知識。 45 / 45