实验四 线性系统的串联校正
一．实验目的
1．掌握线性系统的串联校正方法；
2．研究串联校正装置对系统性能的影响；
3．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。
二．实验内容
1．搭建待校正系统模拟电路，观测系统响应波形，记录超调量σ%和调节时间ts ；
2．加入串联校正环节，观测校正后的系统响应波形，记录超调量σ%和调节时间ts ；
3．运行线性系统串联校正的仿真软件，并对电路模拟与数字仿真结果进行比较。
三．实验步骤
在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES 程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。
1．待校正线性系统
实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A3、实验电路A4。
待校正线性系统模拟电路如图1-4-1所示，系统开环传递函数为：(0.041)K s s +，增益K ＝100，相角裕度028γ=。
图1-4-1待校正线性系统模拟电路(028γ=)
（1） 设置阶跃信号源：
A ．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V ”；
B ．将阶跃信号区的“0～5V ”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；
C ．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V ”端子产生阶跃信号。
（2） 搭建待校正线性系统模拟电路：
A ．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN12”端子相连接，将
A1的“OUT1”与A4的“IN41”端子相连接，A4的“OUT4”与A3的“IN33”相连接；
B ．按照图1-4-1选择拨动开关：
图中：R1=200K 、R2=200K 、R3=200K 、R4=500K 、R5＝4.0K 、R6=400K 、 R7=10K 、R8=10K 、C1=2.0uF 、C2=0.1uF
将A3的S5、S6、S10，A1的S4、S10，A4的S1、S8拨至开的位置；
（3） 连接虚拟示波器：
将实验电路A4的“OUT4”与示波器通道CH1相连接。
（4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测待校正线性系统的输出响应曲线,并记录曲
线的超调量σ% 和调节时间ts 。
（5） 运行待校正线性系统软件仿真，记录理想输出响应曲线的波形、超调量σ% 和调
节时间ts 。
2．串联滞后校正
实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A3、实验电路A4、实验电路A5。 加入串联滞后校正的线性系统模拟电路如图1-4-2所示，校正后系统的相角裕度050.5γ=，滞后校正函数为：0.4812.41
s s ++。
图1-4-2串联滞后校正线性系统模拟电路(050.5γ=)
（1） 设置阶跃信号源：
A ．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V ”；
B ．将阶跃信号区的“0～5V ”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；
C ．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V ”端子产生阶跃信号。
（2） 搭建串联滞后校正线性系统模拟电路：
A ．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A5的“IN51”端子相连接，将A5的“OUT5”与A1的“IN12”端子相连接，将A1的“OUT1”与A4的
“IN41”端子相连接，A4的“OUT4”与A3的“IN33”相连接；
B ．按照图1-4-2选择拨动开关：
图中：R1=200K 、R2=200K 、R3=200K 、R4=500K 、R5＝4.0K 、R6=400K 、 R7=10K 、R8=10K 、R9=960K 、R10=240K 、R11=960K 、C1=2.0uF 、C2=0.1uF 、C3=2.0uF
将A3的S5、S6、S10，A5的S1、S8、A1的S4、S10，A4的S1、S8拨至
开的位置；
（3） 连接虚拟示波器：
将实验电路A4的“OUT4”与示波器通道CH1相连接。
（4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测串联滞后校正线性系统的输出响应曲线,并
记录曲线的超调量σ% 和调节时间ts 。
（5） 运行串联滞后校正线性系统软件仿真，记录理想输出响应曲线的波形、超调量σ%
和调节时间ts 。
3．串联超前校正
实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A3、实验电路A4、实验电路A6。 加入串联超前校正的线性系统模拟电路如图1-4-3所示，校正后系统的相角裕度050.5γ=，超前校正函数为：0.04910.0081
s s ++。
图1-4-3串联超前校正线性系统模拟电路(050.5γ=)
（1） 设置阶跃信号源：
A ．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V ”；
B ．将阶跃信号区的“0～5V ”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；
C ．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V ”端子产生阶跃信号。
（2） 搭建串联滞后校正线性系统模拟电路：
A ．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A6的“IN61”端子相连接，将A6的“OUT6”与A1的“IN12”端子相连接，将A1的“OUT1”与A4的
“IN41”端子相连接，A4的“OUT4”与A3的“IN33”相连接；
B ．按照图1-4-2选择拨动开关：
图中：R1=200K 、R2=200K 、R3=200K 、R4=500K 、R5＝4.0K 、R6=400K 、 R7=10K 、R8=10K 、R9=41K 、R10=8K 、R11=41K 、C1=2.0uF 、C2=0.1uF 、
C3=1.0uF
将A3的S5、S6、S10，A6的S7、S10、A1的S4、S10，A4的S1、S8拨至
开的位置；
（3）连接虚拟示波器：
将实验电路A4的“OUT4”与示波器通道CH1相连接。
（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测串联超前校正线性系统的输出响应曲线,并记录曲线的超调量σ%和调节时间ts。
（5）运行串联超前校正线性系统软件仿真，记录理想输出响应曲线的波形、超调量σ%和调节时间ts。
4．串联PD校正
实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A3、实验电路A4、实验电路A6。
加入串联PD校正的线性系统模拟电路如图1-4-4所示
图1-4-4串联PD校正线性系统模拟电路
（1）设置阶跃信号源：
A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；
B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；
C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。
（2）搭建串联PD校正线性系统模拟电路：
A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A6的“IN63”端子相连接，将A6的“OUT6”与A1的“IN12”端子相连接，将A1的“OUT1”与A4的
“IN41”端子相连接，A4的“OUT4”与A3的“IN33”相连接；
B．按照图1-4-2选择拨动开关：
图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=500K、R5＝4.0K、R6=400K、
R7=10K、R8=10K、R9=100K、R10=10K、R11=8.2K、R12=20、C1=2.0uF、
C2=0.1uF、C3=1.0uF
将A3的S5、S6、S10，A6的S1、S8、A1的S4、S10，A4的S1、S8拨至
开的位置；
（3）连接虚拟示波器：
将实验电路A4的“OUT4”与示波器通道CH1相连接。
（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测串联PD校正线性系统的输出响应曲线,并记录曲线的超调量σ%和调节时间ts。
（5）运行串联PD校正线性系统软件仿真，记录理想输出响应曲线的波形、超调量σ%和调节时间ts。
四．实验结果
根据实验结果填写下表