实际传递函数参数，观测该电路的仿真曲线（Bode图），并与电路模拟研究的结果相比较。
5.点击“实验报告”，根据实验时存储的波形完成实验报告。
六、实验报告要求
1．写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图。
2．不用上位机实验时，把实验测得的数据和理论计算数据分别列表表示，并绘出它们的Bode图，分析实测的Bode图产生误差的原因。
3．用上位机实验时，根据由实验测得二阶闭环频率特性曲线，写出该系统的闭环传递函数。
七、实验思考题
1．在实验中如何选择输入正弦信号的幅值？
2．用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入Y轴，被测系统的输出信号送至X轴，则根据椭圆光点的转动方向，如何确定相位的超前和滞后？
3．根据上位机测得Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？
八、附录
1．Bode图的测试方法 1) 用示波器测量幅频特性
Y2Y G(jω)?m?m
Xm2Xm 改变输入信号的频率，测出相应的幅值比，并计算
2Y L(ω)?20logA(ω)?20logm （db）
2Xm 其测试框图如下所示：
图4-2 幅频特性的测试图
2）用PC机（利用上位机提供的虚拟示波器和信号发生器）
图4-3 用虚拟示波器测幅频特性的方框图
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2．惯性环节
传递函数和电路图为
G(s)?
uo(s)K1 ??ui(s)TS?10.1s?1图4-4 惯性环节的电路图
其中 C=1uF,R1=100K，R2=100K, R0=200K 其幅频特性为
图4-5 惯性环节的幅频特性
3．二阶系统
传递函数和方框图为：
W(S)?10.2S?S?15252?5S?5S?52?ωn2S?2ξωnS?ωn22
ωn?5,ξ?
?5?1.12（过阻尼） 2 图4-6 典型二阶系统的方框图
其模拟电路图为
图4-7 典型二阶系统的电路图
其中Rx可调。这里可取100K(??1)、10K(0???0.707)两个典型值。 其幅频特性为
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图4-8 典型二阶系统的幅频特性(ξ?1) 4.无源滞后—超前校正网络 其模拟电路图为
图4-9无源滞后—超前校正网络
其中R1=100K，R2=100K，C1=0.1uF，C2=1uF 其传递函数为
(1?T2S)(1?T1S) GC(S)?
(1?βT2S)(1?T1S/β)其幅频特性为
图4-10无源滞后—超前校正网络的幅频特性
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实验五 线性定常系统的串联校正
一、实验目的
1．熟悉串联校正装置的结构和特性；
2．掌握串联校正装置的设计方法和对系统的实时调试技术。
二、实验设备
1．THBCC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台 2．PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根 3．双踪慢扫描示波器1台(可选)
三、实验内容
1．观测未加校正装置时系统的动、静态性能；
2．按动态性能的要求，分别用时域法或频域法（期望特性）设计串联校正装置； 3．观测引入校正装置后系统的动、静态性能，并通过实时调试，使之动、静态性能均满足设计要求；
4．利用上位机软件，分别对校正前和校正前后的系统进行仿真，并与上述模拟系统实验的结果相比较。
四、实验原理
下图是一串联校正系统的方块图：
图中校正装置Gc（S）与被控对象G0（S）是串联相连接。串联校正装置有两种：一种是超前校正，它是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能；另一种是滞后校正，它是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足静态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。本实验采用串联超前校正，使校正后的系统同时能满足动态和稳态性能的要求。
有关串联校正装置的设计和实验系统的模拟电路，请参看附录。
五、实验步骤
1.利用实验平台，画出图5-1所示系统的模拟电路(可参考本实验附录的图5-2)。在系统的输入端输入一阶跃信号，观测该系统的稳定性和动态性能指标。 利用实验设备观测阶跃特性的具体操作方法，可参阅实验一的实验步骤3。 2．参阅本实验的附录，按对系统性能指标的要求设计串联校正装置的传递函数和相应
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的模拟电路。
3．利用实验平台，根据步骤2设计校正装置的模拟电路(具体可参考本实验附录的图5-3),并把校正装置串接到步骤1所设计的二阶闭环系统的模拟电路中（图5-4）。然后在系统的输入端输入一阶跃信号，观测该系统的稳定性和动态性能指标。 4．改变串联校正装置的相关参数，使系统的性能指标均满足预定的要求。
5．利用上位机软件提供的软件仿真功能，完成线性系统串联校正的软件仿真研究，并对电路模拟与软件仿真结果进行比较。利用上位机软件提供的软件仿真功能完成线性系统软件仿真的具体操作方法请参阅“实验一”的实验步骤4。 6．点击“实验报告”，根据实验时存储的波形完成实验报告。
六、实验报告要求
1．根据实验对系统性能的要求，设计系统的串联校正装置，并画出它的电路图。 2．根据实验结果，画出校正前系统的阶跃响应曲线及相应的动态性能指标。 3．观测引入校正装置后系统的阶跃响应曲线,并对实验所得的性能指标与理论计算值作比较。
4．实时调整校正装置的相关参数,使系统的动、静态性能均满足设计要求，并分析相应参数的改变对系统性能的影响。
七、实验思考题
1．加入超前校正装置后，为什么系统的瞬态响应会变快？
2．什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？
3．实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差？
八、附录
1．时域校正法
加校正前系统的方框图和模拟电路分别如图5-1和图5-2所示
图5-1二阶闭环系统的方框图
图5-2 二阶闭环系统的模拟电路图
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