实验四线性系统串联校正及P、PI控制器的设计
1.实验目的
掌握线性系统串联校正的方法，分析增加控制器后对系统动静态性能的影响。
2.实验内容
研究被控对象为大惯性串小惯性，采用P、PI控制器时系统跟随和抗干扰的动静态性能，其中控制器传递函数为G1(s)。
3.实验步骤
Step3.1在Matlab的Simulink环境下建立图一如示的仿真系统：
图中大惯性环节时间常数TM=1s，小惯性环节时间常数TL=0.1s，输入阶跃信号Step的起始时间设为1，幅值为1；干扰阶跃信号Step1的起始时间设为5，幅值为0.2。
Step3.2将控制器设为比例控制器(P)，分别取G1(S)=KP＝5、10，启动仿真，通过示波器观察输出波形，研究它的跟随性能（令扰动为零）和抗干扰性能。用局部放大镜求出输出信号在干扰前后的稳态误差。
0123456789
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
x(t),y(t)
t
Step3.4记录当KP＝5、10时的稳态误差
比例系数(KP)
稳态误差
5
10
Step3.5将控制器设为比例积分控制器(PI)，其传递函数为GT(S)=KP(1+τS)/(τS)，建议取：τ＝TM=1，KP＝5、7、9。启动仿真，通过示波器观察输出波形，研究它的跟随性能（令扰动为零）和抗干扰性能。用局部放大镜求出跟随性能如上升时间、最大超调、稳态误差，同时求出受扰后的最大偏差、稳态误差。改变KP作仿真，比较动、静态性能。
012345678910110.2
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1.0
1.2
x(t),y(t)
t
Step3.7记录当KP＝5、7、9时的跟随性能指标和抗干扰性能指标
参数
跟随性能
抗扰性能
KP
上升时间
最大超调
稳态误差
最大偏差
稳态误差
5
7
9
4.总结分析
4.1说明采用P控制器时，系统阶跃响应稳态误差与比例系数KP的关系。(要求有计算表达式证明Step3.4中的数据)
4.2说明采用PI控制器时，KP变化对系统各跟随性能与抗扰性能的影响。
4.3去掉负反馈，观察系统开环时的情况，并得出结论。