自动控制原理实验

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1、第11页共11页自动控制原理实验实验一　典型环节的电模拟及其阶跃响应分析　　一、实验目的⑴熟悉典型环节的电模拟方法。⑵掌握参数变化对动态性能的影响。　　二、实验设备⑴CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。⑵数字万用表。　　三、实验内容　　１．比例环节的模拟及其阶跃响应微分方程传递函数负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。图9-1比例环节排题图图9-2积分环节排题图　　２．积分环节的模拟及其阶跃响应微分方程

2、传递函数模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。　　３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应图9-3一阶环节排题图微分方程传递函数模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1,T=1;K=1,T=2;K=2,T=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。　　４．二阶系统的模拟及其阶跃响应微分方程答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html第11页共11页传递函数画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取

3、打印：　　⑴T=1，x=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。　　⑵T=2，x=0.5时的阶跃响应曲线。　　四、实验步骤⑴接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V。⑵调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。⑶检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。　　五．实验预习⑴一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。⑵写

4、出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。　　六．实验报告⑴将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。⑵由二阶环节的实验曲线求得﹪、ts、tp，与理论值进行比较，并分析﹪、ts、tp等和T、x的关系。实验二　随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性　　一．实验目的　　了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。　　二．

5、实验要求　　能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立完成实验，并能对实验结果进行分析。　　三．实验设备⑴XSJ-3（或XSJ-2）型小功率直流随动系统学习机。⑵直流稳压电源(用于XSJ-3型)。⑶超低频长余辉示波器。⑷数字万用表。　　四．实验内容及步骤　　１．开环控制系统实验　　⑴用螺丝刀将直流电机轴与反馈电位器连接轴螺丝拧松，使直流电机轴与反馈电位器脱开（开环时保护反馈电位器）。答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3f

6、b788630100muda.html第11页共11页图9-4开环控制系统原则性方框图　　⑵将给定电位器，运放Ⅰ，运放Ⅱ，功放，直流电机联接成开环状态（给定电位器旋至0），其原则性方框图如图9-4（接线时可参考图9-8）。　　⑶旋转给定电位器，使其滑臂转角大小、方向不同（即输入电压大小、极性不同）时，观察电机恒定转速与方向。将速度变化趋势填入表9-1。　　⑷改变运放Ⅱ放大倍数，重复上述过程。　　２．闭环控制系统实验　　⑴将直流电机轴与反馈电位器联接好（用螺丝刀拧紧连接轴螺丝）。同时给定电位器置0。⑵

7、将给定电位器，运放Ⅰ，运放Ⅱ，功放，直流电机，反馈电位器联接成开环状态，其原则性方框图如图9-5。图9-5判断反馈极性原则性方框图⑶判断反馈极性：按照给定电位器顺时针方向时电机的转向，用手转动电机轴，使反馈电位器转过一个角度，用万用表测量反馈电位器输出电压，若是电压下降或负相增加则反馈极性为负，否则为正（如果是正反馈，须改成负反馈，请同学自己解决）。　　⑷将系统连接成负反馈闭环状态。　　⑸将给定电位器滑臂由零转过三个不同的角度（可分为30°、60°、90°），分别读出反馈电位器由起始位置变化的角度。

8、改变给定电位器转向，重复上述过程。将结果填入表9-2。　　⑹改变运放Ⅱ比例系数（共分为小、中、大），重复实验步骤⑷。　　３．系统开环比例系数与稳定性的关系　　⑴将系统保持闭环控制系统实验时状态，同时将反馈电位器输出电压接到示波器输入端（反馈电压可表示直流电机转角，即输出转角）。　　⑵将给定电位器置0（或者断开）。取运放Ⅱ比例系数为三个不同数值（三个不同数值的选取以出现三种明显不同的过渡特性为准，即指数曲线，衰减振荡，激烈衰减振荡），加入阶跃输入信号，用示波器观察输出波