自控实验报告3闭环电压控制系统的研究

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1、热工过程自动控制原理实验报告东南大学热工过程自动控制原理实验报告实验名称：闭环电压控制系统的研究学院专业：能源与环境学院热能与动力工程专业姓名学号：指导老师：马天河实验时间：2012年11月21日实验地点：东南大学九龙湖校区机电中心417同组人员:成绩得分：能源与环境学院5/5热工过程自动控制原理实验报告实验三　闭环电压控制系统研究一、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、实验原理：（1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）数学

2、上的“相似性”，将各种实际物理装置经过简化、并抽象成数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对纯数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把纯数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理装置，而“模拟实物”的实验方式可以举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路，也有实际物理装置——电机，替代各种实际物理装置。（2）自动控制的根本是

3、闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，两个演示实例说明这一点。本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联校正、极点配置），本实验为了简洁，采用单闭环、比例算法K。通过实验证明：不同的统K，对系性能产生不同的影响。说明正确设计调节器算法的重要性。（3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验可以认为是真实的电

4、压控制系统。三、实验设备：THBDC-1实验平台四、实验线路图（模拟实物图）能源与环境学院5/5热工过程自动控制原理实验报告五、实验步骤：（1）如图接线，将线路接成开环形式，即比较器端100KΩ电阻接地。将调节器47KΩ电位器（接上面两个孔）左旋到底归零，再右旋1圈。经仔细检查后上电。（2）调电位器输入RP2，用实验仪上的数字电压表检测，确保输出电压为2V。注意：极性开关向下，阶跃按键取按下状态。（3）按开环表格改变47KΩ圈数，并每次要调输入电位器RP2，在确保空载2V的条件下，再加上1KΩ的电阻扰动负载，测此不同Kp时带负载电压表读数，填表。（4）正确判断并实现反馈

5、！（课堂选择性提问）再闭环，即加法跳线接输出点，要调给定输入电位器RP2，使空载输出电压为2V。（5）按闭环表格改变47KΩ圈数，并每次要调电位器RP2，在确保空载2V的条件下，加上1KΩ的电阻扰动负载，测此各次电压表读数，填表。要注意8圈时数字表的现象。并用理论证明。（6）将第二个比例环节换成积分：取R=100K；C=10μF，在2V时加载，测输出电压值。（2.00V）六、报告要求：（1）用文字叙说正确实现闭环负反馈的方法。（2）说明实验步骤（1）至（6）的意义。（3）画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。（4）本实验最重要的器件是哪个？意义是什么？（

6、5）用稳定判据说明实验步骤（6）电压表读数的原因。（6）比较表格中的实验数据，说明开环与闭环控制效果。（7）用表格数据说明开环增益与稳态误差的关系。七、数据处理根据实验步骤和要求，填写下表格：开环空载加1KΩ负载调节系数1圈Kp=2.42圈Kp=4.84圈Kp=9.68圈Kp=19.2输出电压闭环空载加1KΩ负载调节系数1圈Kp=2.42圈Kp=4.84圈Kp=9.68圈Kp=19.2输出电压计算或说明：能源与环境学院5/5热工过程自动控制原理实验报告七、实验思考题（1）1.在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？2.你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的

7、电压值，哪个更接近2V？（2）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？能源与环境学院5/5热工过程自动控制原理实验报告七、实验心得能源与环境学院5/5