自动控制原理实验-1

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1、东南大学自动控制原理实验报告课程名称：自动控制原理实验名称：闭环电压控希!）系统院（系）：电气工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：学号：实验室：实验组另!同组人员：实验时间：2011年10月21日评定成绩：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、预习思考题：（1）在实际控制系统调试吋，如何正确实现负反馈闭环？（2）你认为表格中加1KQ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V?（3）学自动控制原理课程，在控制系统设计屮主要设计哪

2、一部份?三、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）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。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”的数学形式來表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，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，不同专业的学生将血对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我

3、们就是用下列“模拟实物”一一电路系统，替代各种实际物理对彖。（2）自动控制的根木是闭环，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，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（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭坏、比例调节器Ko通过实验证明：不同的K,对系性能产生不同的影响，以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，本实验釆用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制

4、系统会产生典型的现象一一振荡。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。四、实验设备：TI1BDC-1实验平台五、实验线路图：实验二闭环电压控制系统研究接线图六、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100KQ电阻接地。将可变电阻470KQ（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2.00Vo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47KQ的圈数，再调

5、给定电位器RP2,在确保空载输出为2.00V的前提下，再加上1KQ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I00KQ接系统输出。（5）先按表格调好可变电阻47KQ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1KQ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10KQ改为100KQ；47KQ可变电阻改为10UF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。表格：开环空载加1KQ

6、负载可调电阻开坏增益1圈(Kp=2.4)2圈(Kp=4.8)4圈(Kp=9.6)8圈(Kp=19.2)输出电压2.00V闭环加1KQ负载可调电阻开坏增益1圈(Kp=2.4)2圈(Kp=4.8)4圈(Kp=9.6)8圈(Kp=19.2)输出电压2.00V稳态误差七、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。(1)你认为本实验最重要的器件是哪个？意义是什么？(2)写出系统传递函数，用稳定判据说明可变电阻为8圈时数字表的现象和原因。(3)比较表格中的实验数据，说明开环与闭环

7、控制效果。(4)用表格数据说明开环增益与稳态误差的关系。八、实验总结：通过木次实验我熟悉了“THBDC-1改进型控制理论•计算机控制技术实验平台”的构成原理及操作流程；了解到了控制系统的一般组成，由开闭环实验数据体会到了负反馈可以提高输出的正确性，提高系统的稳定性。