东南大学第四次自控实验串联校正的研究

本实验研究是东南大学自动化仪科自动控制实验系列中的第四次实验，主题是串联校正研究。该研究不仅详细探讨了串联校正的原理、目的和应用，还结合实际案例分析了不同校正网络对控制系统的性能影响，具体知识点包括： 1. 串联校正的作用和结构：串联校正是自动控制系统中常用的调节方法，通过在控制系统的给定与反馈比较误差之后串接一个调节器（校正网络），以改变系统的性能指标，满足设计要求。串联校正的结构通常指调节器Gc(S)串接在控制系统的支路中，而工程应用中还可能包括局部反馈、前馈等多种校正方式。 2. Bode图设计校正网络：Bode图是一种用于系统稳定性和性能分析的工具，能够直观地展示系统的频率响应特性。在本实验中，学生通过Bode图定性设计校正网络，以此学习如何通过改变系统的增益和相位特性来改善控制系统的稳定性和快速性。 3. 时域验证校正效果：在设计校正网络后，需要在时域中观察校正前后的阶跃响应曲线，以验证校正网络参数的实际效果，包括系统的精度、稳定性和响应时间等。 4. 控制系统的校正网络分类：实验中针对三阶原系统分别研究了滞后校正、超前校正和超前-滞后校正网络的设计和效果。每种校正网络都有特定的传递函数和Bode图特性，对应不同的性能优化目标。 5. 超前校正与滞后校正的比较：通过实验和理论分析，可以比较超前校正和滞后校正对系统性能的影响。超前校正可以提高系统的截止频率和相角裕度，从而加快系统响应，而滞后校正则在保证系统稳定性的同时会降低系统的响应速度。实验结果表明，若只考虑减少系统过渡时间，超前校正通常比滞后校正效果好。 6. PID校正网络：PID校正网络是工程实践中常见的一种串联校正网络，它结合了比例（P）、积分（I）和微分（D）三种控制作用，能够灵活调整系统的静态和动态特性。PID校正网络的传递函数设计与实际应用分析，是自动控制领域的一个重要知识点。 7. 实验设备和步骤：实验使用THBDC-1实验平台和虚拟示波器，通过连接不同的校正网络，并观察记录阶跃响应曲线以及利用Bode图解释实验结果。 8. 预习与回答：学生需提前掌握相关理论知识，包括原系统的开环传递函数、不同校正网络的传递函数及其Bode图，并预习其对系统性能可能产生的影响，特别是对系统精度、稳定性和响应时间的影响。 东南大学的这项自控实验研究覆盖了串联校正的基本原理、设计方法、实验操作和理论分析，为自动化专业的学生提供了一个综合性的实践平台，帮助他们理解和掌握控制系统的校正设计。