北交 自动控制原理实验报告 与仿真

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1、北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、自动控制原理实验报告教师：x老师姓名：xxx学号：xxx班级：x电气班北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、目录实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试3一、实验目的3二、实验内容3三、实验原理31、一阶系统实验原理32、二阶系统实验原理4四、实验数据、图形记录和实验结果分析51、一阶系统实验数据及图形52、二阶系统实验数据及图形7五、实验误差分析9实验二控制系统串联校正9一、实验目的9二、实验内容9三、实验原理10四、图形记录及结果分析101

2、、未校正时的时域响应和波特图102、串联超前校正时的时域响应113、串联滞后校正环节的时域响应124、结果分析12五、误差分析13实验三采样系统研究13一、实验目的13二、实验原理14三．实验内容14四、实验结果及其分析15五、误差分析17实验四非线性环节对系统动态过程的影响17一、实验目的17二、实验原理18三、实验电路18四、实验数据及图像19五、分析非线性环节对系统的影响2331北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试一、实验目的1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与

3、系统参数之间的关系。2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。3、学习阶跃响应的测试方法。二、实验内容1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的阶跃响应曲线，并测定其过渡过程时间Ts。2、建立二阶系统的电子模型，观测并记录在不同阻尼比时的阶跃响应曲线，并测定其超调量％及过渡过程时间Ts。三、实验原理1、一阶系统实验原理系统传递函数为：模拟运算电路如图1—1所示：31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、由图1-1得：在实验中始终取R2=R1,则K=1，T=R2*C取不同的时间常数T，T=0.25s，

4、T=0.5s,T=1s。记录不同的时间常数下阶跃响应曲线，测量并记录其过渡时间Ts(Ts=3T)2、二阶系统实验原理其传递函数为：令ωn=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示：二阶系统模拟线路如图1-3所示：31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、取R2*C1=1,R3*C2=1,则R4/R3=R4*C2=1/(2*)及=1/（2*R4*C2）理论值：，四、实验数据、图形记录和实验结果分析1、一阶系统实验数据及图形通过实验记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并记录过渡时间。T0.250.51R2250K500K1MC1U

5、F1UF1UFTs实测1.26702.02053.5545Ts理论0.751.5331北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、T=0.25时，阶跃响应曲线如下图：T=0.5s时，阶跃响应曲线如下图：31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、T=1s时，阶跃响应曲线：实验结果分析：该一阶系统的单位阶跃响应为：（），T为闭环系统时间常数。从以上实验截图可明显看出:随着T增大时，增大。实验结果与理论预期相符。2、二阶系统实验数据及图形取不同的值=0.25，=0.5，=1,观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量，测量并记录过渡时间。其中理

6、论值：，31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、测得实验数据如下表ζ0.250.51.0R42M1M500kC21UF1UF1UFσ%实测34.8624%16.3592%0.1222σ%理论44.43%16.32%0%Ts实测9.34406.12185.3982Ts理论1263=0.25时，阶跃响应曲线31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、=0.5时，阶跃响应曲线：=1时，阶跃响应曲线：31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、实验结果分析：由上图可见，当一定时，随着的增大，系统由欠阻尼过渡到临界阻尼，减小。理论上：，所

7、以当。实验中=0.5比=1的大。实验结果与理论相符。五、实验误差分析实验中的电阻、电容实际值与标称值之间存在偏差，使得计算结果会出现误差；同时万用表使用时也会存在误差，还有实验条件的变化也会对结果产生影响。实验二控制系统串联校正一、实验目的1、了解和掌握串联校正的分析和设计方法。2、研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。31北京交通大学电气x班嘻嘻嘻嘻嘻嘻嘻、二、实验内容1、设计串联超前校正，并验证。2、设计串联滞后校正，并验证。三、实验原理1、系统结构图：其中作为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟

8、电路的方式由模拟机实现。2、系统模拟电路：3、未加校正时=14、加串联超前校正时=(a>1)。给定a=2.44,T=0.26,则=5、加串联滞后校正时=(0