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二、思考题：
1．二阶系统开环频域指标和时域指标的关系？
答：开环频域指标为相角裕度?和截止频率?c，时域指标为超调量?%、调节时间ts。
?典型二阶系统的相角裕度??arctan?2????4?4?1?2?2??12?? ??上式表明，典型二阶系统的相角裕度?与阻尼比?存在一一对应关系。通过?，可以确定超调量?%、调节时间ts。
?%?e???/1??2?100%， ts?3.5??n
谐振峰值 Mr?12?1??2，??0.707
谐振频率 ?r??n1?2?带宽频率 ?b??n1?2?截止频率 ?c??n2，??0.707
?422?4??2?422?4?4
1?4? 2?相角裕度 ??arctan?2????24??1?2???12?? ??超调量 ?%?e调节时间 ts?
???/1???100%
3.5??n
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实验2.5 线性定常系统的串联校正
一、实验数据理论值计算过程及实验数据记录表
1．时域校正方法
校正前系统开环传递函数为
G0?s??50.2s?0.5s?1??25s?0.5s?1?
对应的闭环传递函数为
??s??G0?s?G0?s??11?150?50s?2s?502??n222s?2??n??n
可得：?n?50，2??n?2，???n?0.14
由此可知未加校正装置前系统的动态参数为：
?%?ets?3.5???/1??2?100%?e?3.14?0.141?0.142?63%
??n?3.51?3.5s （取??5%）
Kv?25 根据校正后的系统性能指标要求：
?%?20% 可得 ??0.5
330.5ts???n?1s 可得 ?n?0.5s?1Ts?1?6
设校正装置的传递函数为： Gc?s??则校正后的系统开环传递函数为
G?s??Gc?s?G0?s??
25s?0.5s?1??0.5s?1Ts?1?25s?Ts?1?
相应的闭环传递函数
??s??2G?s?G?s??125T?25Ts?s?251T2?25Ts?sT?25T2??n222ns?2??ns??
因此可得： ?n?，2??n?
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取??0.5，则 2?0.5因此可得， Gc?s??25T?T1 ? T?0.04
0.5s?10.04s?1
校正装置的模拟电路如图所示。其中，C?4.7?FR2?R4?200K?，R1?400K?，
R3?10K?，C?4.7?F
T?R3C?10?10?4.7?103?6?0.04
R2R3?R2R4?R3R4R2?R4?C?2000?40000?2000400?4.7?10?6?0.5
校正后系统的模拟电路如下图所示。
表2-15 实验数据记录表 校正前 校正后 ?% tp（ms） ts（ms） 阶跃响应曲线 63% 16.29% 3.5s 0.7s
图3-32 系统校正前后阶跃响应曲线对比
二、思考题：
1．什么是超前校正装置和滞后校正装置，它们各利用校正装置的什么特性对系统进行校正？
答：超前校正是利用超前网络或PD控制器进行校正，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性。滞后校正是利用之后网络或PI控制器进行串联校正，是利用滞后网络或PI控制器的高频幅值衰减特性，使已校正系统截止频率下降，从而使系统获得足够的相位裕度。
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实验2.6 数字PID控制实验
一、实验数据理论值计算过程及实验数据记录表
表2-17 实验数据记录表
序号 1 2 3 4
表2-18 实验数据记录表
序号 1 2 3 4
二、思考题：
1．分析比例控制、微分控制和积分控制在系统中的作用？（胡寿松教材P246页） 答：比例控制器实际上是一个具有可调增益的放大器，加大比例控制器的比例系数，可以提高系统的开环增益，减小系统的文太误差，提高系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性；微分控制能反应输入信号的变化趋势，只对系统的动态过程去作用，对稳态过程没有影响，通常与比例控制或比例积分控制结合使用，有助于系统动态性能的改善；积分控制器可以提高系统的型别（无差度），有利于系统稳态性能的提高。
2．简述两种PID控制器参数工程整定方法。 答：1.Ziegler-Nichols 法
此种方法以被控对象的阶跃响应为依据，通过一些经验公式求取调节器最佳参数整定值的开环整定方法。
表 Z-N 调节器参数整定公式
P PI PID ? TI TD Kp KP KI KD ?% ts 阶跃响应曲线 KI KD ?% ts 阶跃响应曲线 ?? 1.1?? 0.85?? 3.3? 2.0? 0.5? 河北联合大学轻工学院
2.稳定边界法
此种方法为不换整定方法。它基于春比例控制系统临界振荡试验所得数据，即临界比例带1.67?cr?cr和临界振荡周期Tcr，利用一些经验公式，求取调节器最佳参数值。
表 稳定边界法参数整定计算公式 P PI PID
? 2?cr TI TD 0.85Tcr 0.50Tcr 0.125Tcr 2.2?cr 1.67?cr