线性定常系统的串联校正实验教学方法探讨

摘 要： 本文在介绍了串联校正实验的基础上探讨了实验教学方法，得出结论只有强化理论联系实际，才能提高学生分析问题、解决问题的能力。

关键词： 线性定常系统 串联校正 幅频特性 实验教学方法

1.引言

《自动控制原理》是自动化、电气工程及其自动化和电子信息工程类各专业的教学计划中一门重要的专业基础主干课程，实验课程安排与理论教学紧密结合。实验课的开设有助于理论与实践的统一，培养学生分析问题、解决问题的能力。

目前大多高校开设的《自动控制原理》实验课程都是验证性实验，对培养学生分析问题、解决问题的能力有一定的局限性。本文提出线性定常系统的串联校正实验教学方法探讨，希望实验课程能加强学生能力的培养。

2.实验原理

2.1系统校正原理

图1 串联校正系统的方块图

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。

2.2期望特性校正法

图2 未校正的系统方框图

图3 未校正的系统模拟电路图

要求校正后系统具有下列的性能指标：Mp≤10%，Kv≥2。

2.4实验教学方法分析

在验证性实验中，一般实验指导手册会给出具体的校正步骤，给出设计好的校正环节，学生按要求连接电路，得到校正前和校正后的输出图形，做比较分析即完成实验了。很多学生没有认真去学习如何设计校正环节，从而错过了提高分析问题、解决问题能力的机会。

本文认为，实验指导手册应给出校正环节设计步骤的五个步骤，如下所示：

设计步骤：

图4 系统校正前、校正后的幅频特性曲线

图5 校正后的系统模拟电路图

2.5实验结果分析

最后，让学生自己连接电路，得到校正前和校正后的输入输出信号图形，如图6和图7所示。对照校正后系统性能指标要求：Mp≤10%，Kv≥2，进行分析可知系统校正前不满足性能指标要求，校正后达到性能指标要求。

图6 校正前输入输出信号

图7 校正后输入输出信号

3.结语

线性定常系统的串联校正实验中如果实验指导手册全部给出了系统校正前、后的模拟电路图，实验过程中学生就仅仅是连接电路，获取实验图形，无法真正学会系统校正的方法。如果让学生自己在指导下完成设计校正环节，就能提高学生生理论联系实际的能力。

参考文献：

[1]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2008：203-226.