自动控制原理实验_控制基础_实验三_闭环电压控制系统研究

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1、《自动控制原理实验》实验报告实验三　闭环电压控制系统研究姓名：学号：专业：自动化实验室：常州楼419实验时间：2012年10月19日同组人员：评定成绩：审阅教师：一、实验目的：（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。（2）会正确实现闭环负反馈。（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。二、预习与回答（1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？答：负反馈闭环，就是要求输入和反馈的误差相抵的情况，并非单纯的加减问题。因此，实现负反馈，我们需要逐步考察系统在输入端和反馈端的变化情况，根据变化量决定是相加还是相减。（2）你认为表格中加1KΩ载后，开环

2、的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？答：闭环电压值应当更接近2V。在本实验中的系统，开环下，当出现扰动时，系统前部分是不会产生变化，即扰动的影响很大部分是加载在后面部分，因此，系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，因此，会偏离空载时的2V很多。闭环下，当系统出现扰动，由于反馈，扰动产生的影响也被反馈到了输入端，因此，系统从输入部分就产生调整，在调整下系统的偏离程度会减小，因此，闭环的电压值更接近2V。（3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？答：控制系统中，我认为主要设计调节环节，以及系统的整体规划。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部

3、分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。三、实验线路图四、实验步骤（1）如图接线，将线路接成开环形式，即比较器端接反馈的100KΩ电阻接地。将可变电阻470KΩ（必须接可变电阻上面两个插孔）左旋到底归零，再右旋1圈。经仔细检查后上电。打开15伏的直流电源开关，弹起“不锁零”红色按键。（2）按下“阶跃按键”键，调“负输出”端电位器RP2，使“交/直流数字电压表”的电压为2.00V。如果调不到，则对开环系统进行逐级检查，找出原因。（3）先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保

4、空载输出为2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表（4）正确判断并实现反馈！（课堂提问）再闭环，即反馈端电阻100KΩ接系统输出。（5）先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表要注意在可变电阻为8圈时数字表的现象。并用理论证明。（6）将比例环节换成积分调节器：即第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF电容，调电位器RP2，确保空载输出为2.00V时再加载，测输出电压值。五、实验数据开环空载加1KΩ负载可调电阻开环增益—1圈（Kp=2

5、.4）2圈（Kp=4.8）4圈（Kp=9.6）8圈（Kp=19.2）输出电压2.00V1.00V1.00V1.00V1.00V闭环—加1KΩ负载可调电阻开环增益—1圈（Kp=2.4）2圈（Kp=4.8）4圈（Kp=9.6）8圈（Kp=19.2）输出电压2.00V1.54V1.71V1.82V振荡稳态误差—1.15V0.67V0.37V振荡比例环节换成积分调节器：即第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF电容，调电位器RP2，确保空载输出为2.00V时再加载，测输出电压值U=1.99V。六、实验分析（1）用文字叙说正确实现闭环负反馈的方法。答：实现闭环负反馈，就是让输入和扰

6、动下输出的变化量相互抵消，达到稳定输出的目的。实现反馈有如下四种方案：1.加减2.正电压3.增电压（变化量）4.先闭环考察误差e，然后再作调整对于反馈系统，都是按照偏差控制的系统，偏差就是指输入信号与反馈信号之差，因此，正确的方案是增电压方法，就是考虑变化量的关系的方法。增电压的方法，是将电压的变化量作为参考量。通过输入和输出的变化量的关系，来判断反馈的方法，这个方法可以确保实现负反馈，即实现了通过反馈和输入偏差的抵消达到稳定输出的目的。（2）说明实验步骤（1）至（6）的意义。答：第一步：接线，首先是按照设计好的系统图将各个原件连接成模块，然后将各个模块连接起来。第一步连接之后，将线路接成开环

7、形式，即第一个环节的比较器接反馈的100KΩ电阻接地，为下一步的开环实验作出准备。在第一步接线中，接入的是可变电阻470KΩ是用来调整开环增益的，为后面步骤中测量不同增益下稳态误差的变化。打开15伏的直流电源开关，用于系统供电。弹起“不锁零”红色按键，这是因为实验中需要使用电容，“锁零”使得电容不起作用，因此应该放到“不锁零”上。第二步：按下“阶跃按键”键，这一动作是给系统一个阶跃输入，本实验主要