自动控制原理

它的传递函数为：

G（s）= - Kp（TDS+1） 其中 Kp=R2/R1，TD=R1C1

图5-1 PD控制器

(2)PI控制器

G(S)?? R1 ??2(1?)R1R2C2S ??Kp(1?1)T2SR2C2S?1R1C2S图5-2为PI控制器的电路图，它的传递函数为： 图5-2 PI控制器

(3)PID控制器 图5-3为PID控制器的电路图，它的传递函数为： (?S?1)(?2S?1) G(S)??1TiS 其中K?R/R , T?RCP21222????S1 ??12(1??12)

Ti（?1??2）S?1??2 1 ??Kp(1??TDS)TSI

其中?1?R1C1 , ?2?R2C2 , Ti?R1C2 K P??1?2Ti , TI??1??2 , TD??1?2?1??2 R1?2K , C1?1uF , R2?10K , C2?10uF

图5-3 PID控制器

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四、思考题

(1)试说明PD和PI控制器各适用于什么场合？它们各有什么优、缺点？

(2)试说明PID控制器的优点。

(3)为什么由实验得到的PD和PID输出波形与它们的理想波形有很大的不同？ 五、实验方法

(1)令Ur=1V，C=1uF，用慢扫描示波器分别测试R1=10K和20K时的PD控制器的输出波形（R2不变为20K）。

(2)令Ur=1V，C=1uF, R1=20K用示波器分别测试R2=10K和20K时的PI控制器的输出波形。

(3)令Ur=1V，用示波器测试PID控制器的输出波形。 六、实验报告

(1)画出PD、PI、和PID三种控制器的实验线路图，并注明具体的参数值。

(2)根据三种控制器的传递函数，画出它们在单位阶跃信号作用下的理论上的输出波形图。

(3)根据实验，画出三种控制器的单位阶跃响应曲线，并与由理论求得的输出波形作一分析比较。

(9)分析参数对三种控制器性能的影响。

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实验六 控制系统的动态校正

一、实验目的

(1)要求学生根据书上习题的要求，自行设计一校正装置，并用本实验设备构成的模拟系统进行实验和实际调试、使学生能认识到校正装置在系统中的重要性。

(2)掌握工程中常用的二阶系统和三阶系统的工程设计方法。 (3)研究校正装置对系统动态性能指标的影响。 (4)学习校正装置的设计和实现方法。 二、实验设备

序号 1 DJK01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 2 DJK15控制理论实验挂或DJK16控制理论实验挂箱 3 4 慢扫描示波器 万用表 箱 型 号 备 注 三、实验线路及原理

当系统的开环增益满足其稳态性能的要求后，它的动态性能

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一般都不理想，甚至会发生不稳定。为此需在系统中串接一校正装置，既使系统的开环增益不变，又使系统的动态性能满足要求。

常用的设计方法有根轨迹法、频率法和工程设计法。本实验的要求之一是用工程设计法对系统进行校正。

(1)二阶系统

图6-1为 二阶系统的标准形式，它的开环传递函数为：

G（S）?

?n2S（S?2??n）

?n2（2??n）S（S2??n?1）? （1） 图6-1 二阶系统的标准形式 图6-2为二阶系统的原理框图

图6-2二阶系统的原理框图

+ u i = 1v R2 - + C1 R3 + R0 + - + - + R1 R1 C2 + u 0 接 示 R0 波 器

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