西电自动控制原理实验讨论与思考题

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1、讨论与思考题1、写出各典型环节的微分方程（建立数学模型）。答：比例环节：y(t)=k*r(t)（t>=0）传递函数为：G(s)=Y(s)/R(s)=k惯性环节：T*dy(t)/dt+y(t)=k*r(t)(t>=0)传递函数：G(s)=Y(s)/R(s)=k/(T*s+1)积分环节：y(t)=k*(t>=0)传递函数：G(s)=Y(s)/R(s)=k/s=1/T*s微分环节：y(t)=dr(t)/dt(t>=0)传递函数：G(s)=Y(s)/R(s)=s振荡环节：T^2*y(t)+2(t>=0)传递函数为：2、根据所描述的各典型环节的微分方程，你能否用电学、力学、热力学和机械学等

2、学科中的知识设计出相应的系统？请举例说明，并画出原理图。答：（1）模拟电路中的放大电路为典型比例环节U0=Rf/R1*Ui(2)RC电路为典型惯性环节（3）积分环节机械位移系统,物体在外力F(t)作用下产生位移y(t)，写出运动方程.m+f+ky(t)=F(t)讨论与思考题1、在本实验中，系统能否出现不稳定的情况，此时电阻值R的取值范围？答：此次实验中不可能出现不稳定的情况，因为闭环传递函数的极点恒在s左半平面2、在系统不稳定的情况，你能否通过改变其它元器件参数，使系统变得稳定？改哪些参数？如何改？请分别列出，并加以分析。答：1、增加比例微分控制环节和速度反馈控制环节，减少原系统

3、的震荡性和参数的漂移3、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较，分析其误差及产生的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同，但是存在误差；可能是因为控制系统电子线路中元件的值有误差。讨论与思考题1、系统的性能指标不理想时，如何改变系统零、极点的位置使系统性能指标得到改善？在实际中是否可以无限制地改变系统零、极点的位置？请说明理由。答：1、若要使系统稳定，则闭环极点都必须位于s左半平面。2若要提高系统的快速性，闭环极点要远离虚轴；要是平稳性好，震荡要小，则负数极点最好位于s平面中与负实轴成45夹角线附近。2、在本实验中，系统不稳定的情况下，不

4、增加零点，而是通过改变其它零、极点的位置，能否使系统稳定？如果可以，如何改变？如果不能，为什么？答：通过改变零，极点的位置可以让系统稳定，因为若系统极点都在s平面内，系统稳定，所以只要将所有极点移到s左半平面就可以了。2、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较，分析其误差及产生的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同，但是存在误差；可能是因为控制系统电子线路中元件的值有误差。4、利用MATLAB绘制根轨迹图。稳定C2=1uFC3=1uF：稳定C2=1uFC3=2uF:稳定C2=2uFC3=1uF:稳定C2=2uFC3=2uF:临界稳定C2

5、=1uFC3=1uF:临界稳定C2=1uFC3=2uF:临界稳定C2=2uFC3=1uF:临界稳定C2=2uFC3=2uF:讨论与思考题1、通过实验你有何心得体会，发现了什么问题，有何改进意见？答：通过自己亲自动手实验，进一步理解了二阶系统的性能指标同系统参数的关系，在理论的基础上又有了实践的经历，实验中经过一次次的修改，慢慢的完善。实验中有出现异常，与预期的结果不同，但我们小组经过不断的尝试完成了。2、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较，分析其误差及产生的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同，但是存在误差；可能是因为控制系统电子线

6、路中元件的值有误差。3、利用MATLAB绘制波德图。临界阻尼波德图奈氏图欠阻尼波德图奈氏图讨论与思考题1、比较相角超前校正网络与相角滞后校正网络（从目的、效果、优点、缺点、适用场合、不适用场合等几方面进行比较）？答：超前校正的优点：使Wc滞后，快速性变好，增大，改善动态性能，展宽中频段，平稳性变好。滞后校正的优点：利用其高频衰减，降低中、高频段的增益，压低Wc，使增大，提高稳定性。缺点：降低了快速性。2,、自行设计用作校正控制器的实用放大电路（PD、PI、PID）。答：PD校正PI校正PID校正讨论与思考题1、根据所描述的各非线性典型环节，你能否用电学、力学、热力学和机械学等学科

7、中的知识设计出相应的系统？请举例说明，并画出原理图。例：确定图中非线性系统的自振荡振幅和频率解：理想继电特性的描述函数为N(A)=4xM/πA由于故-1/N(A)的轨迹为沿整个负实轴的直线线性部分的频率特性根据产生自持振荡的条件得2-ω2=0解之得ω=1.4将之代入Re[G(jω)]得由得A0=2.11、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较，分析其误差及产生的原因。饱和特性继电器特性误差分析1、实验图形没有仿真图形平滑，因为试验中电压变化是手动看扭动旋钮变阻器实现