实验二连续系统串联校正。
一、 实验目的。
观察串联超前、滞后、滞后超前校正对改善系统性能的作用；
学习串联校正的基本设计方法；
观测超前、滞后、滞后超前三种校正方式的作用。
二、 实验内容。
1） 已知系统开环传递函数：
模拟线路图如图1所示，图1 不加校正时的模拟电路图。
原系统的截止频率满足，解得，其bode图如图2
图2 不加校正时的系统bode图。
2） 要求原系统经过超前校正后满足，，。
因为原系统已经能够满足速度误差系数，设超前校正的传递函数。
要求截止角频率，不妨取，原系统在处产生的相角，为了使系统有至少30°的相角裕量。取。又。
解得即。本次实验采用的超前系统传递函数为：
图3超前校正部分自身的bode图。
其模拟线路图如图4所示：
图4超前校正的电路图。
经过校正后的电路bode图为：
图5加入超前校正后电路的bode图。
3） 原系统经过滞后校正后，，。
设滞后校正装置的传递函数为：
取截至角频率。
则有。不妨取。
可以解得：
即系统的滞后校正的传递函数可以取。
本次实验给出的滞后装置的传递函数为：
滞后部分的伯德图。
图6滞后校正部分自身的bode图。
其模拟线路图如图7所示：
图7加滞后校正的电路图。
电路的bode图如图所示：
图8加入滞后校正后的电路bode图。
原系统经过滞后超前校正后，，。
本实验中滞后超前校正装置的传递函数。
滞后超前部分自身的伯德图：
图9滞后超前校正部分自身的bode图。
则该电路的电路原理图如图10所示。
图10加滞后超前校正的电路图。
该电路的bode图如下所示：
图11加入滞后超前校正后的电路bode图。
三、 实验步骤。
1. 按照图1连线，观测系统的运动状态，记录响应曲线。并记下系统的超调量σ和阶跃响应时间。
2. 同步骤1，按照图4、图7、图10连线，然后观测系统的运动状态，记录响应曲线，记下σ和。
四、 数据整理与分析。
表1系统的超调量和阶跃响应时间。
表2系统的相角裕量和幅值裕量。
实验图如下：
图12未校正系统的阶跃响应曲线。
图13 超前校正后的系统阶跃响应曲线。
图14滞后校正后电路的阶跃响应曲线。
图15滞后超前校正后电路的阶跃响应曲线。
五、 结果分析。
从实验结果可以看出：
1．超前校正主要可以提供相位超前角，改善系统的动态性能。经过超前校正之后，系统的响应速度提高，超调量减小，同时系统的相角裕量增大。
2.滞后校正可以改善系统的静态误差系数，增加系统的幅值裕量，但同时会产生一定的相角滞后。
3.超前滞后系统综合了超前校正和滞后校正的作用，可以改善系统的静态误差，还可以提升系统的阶跃响应速度和相角裕量。
六、 实验总结。
通过本次实验我们进一步熟悉了校正装置，了解校正的作用和特点。因为一个系统的性能可能存在不足，而校正（包括串联校正和反馈校正）可以改善系统的性能，比如提升响应速度，提高系统的角度裕量，改善静态误差等等。另外串联校正又可以分为超前校正、滞后校正、滞后超前校正，它们有着各自的优点和劣势，在不同的系统中可以采取不同的校正装置，例如要提高系统的动态响应速度就可以利用超前校正实现，要提高静态稳定性能就可以利用之后校正装置来实现，也经常可以综合两者的优势，同时改善动态性能与静态稳定性。
同时本次试验也是一次很好的对课堂学习内容的运用与回顾，进一步加深了理解，从实际操作上体会到了矫正的效果及不同矫正方式的差别。
需要注意的几点问题：
一、实验中发现实验室所给的电阻经常误差较大，因此使用前需要测量有时甚至需要拼接，其次线间干扰很大，在连线过程中还要注意各个装置的排布，使连线尽量简洁便于检查，而且发现相离较近的电容和电阻容易发生自激振荡问题。
二、实验中有一部分电阻值与标定值不统一，这个时候得出的结论与预计相差比较大，可以通过用万用表来找出问题所在。
三、线路连接时信号有时叠加时并不能理解成简单的线性叠加，可能会有干扰，在做实验时，将两个信号提前接到同一条线路上结果出来了不正确的结果。
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