《自动控制原理》实验指导书3new

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1、自动控制原理实验指导书刘利贤韩兵欣编著石家庄铁道学院电气工程分院目录实验一、典型线性环节的模拟1实验二、二阶系统的阶跃响应5实验三、根轨迹实验8实验四、频率特性实验11实验五、控制系统设计与校正实验16实验六、控制系统设计与校正计算机仿真实验18实验七、采样控制系统实验20实验八、典型非线性环节模拟22实验九、非线性控制系统分析25实验十、非线性系统的相平面法28实验一、典型线性环节的模拟一、实验目的：1、学习典型线性环节的模拟方法。2、研究电阻、电容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。二、实验设备：

2、1、XMN-2型实验箱；2、LZ2系列函数记录仪；3、万用表。三、实验内容：1、比例环节：方块图模拟电路图中：分别求取Ri=1M，Rf=510K，（KP=0.5）；Ri=1M，Rf=1M，（KP=1）；Ri=510K，Rf=1M，（KP=2）；时的阶跃响应曲线。2、积分环节：方块图模拟电路图中：Ti=RiCf分别求取Ri=1M，Cf=1m，（Ti=1s）；Ri=1M，Cf=4.7m，（Ti=4.7s）；）；27Ri=1M，Cf=10m，（Ti=10.0s）；时的阶跃响应曲线。3、比例积分环节：方块图

3、模拟电路图中：；Ti=RfCf分别求取Ri=Rf=1M，Cf=4.7m，（KP=1，Ti=4.7s）；Ri=Rf=1M，Cf=10m，（KP=1，Ti=10s）；Ri=2M，Rf=1M，Cf=4.7m，（KP=0.5，Ti=4.7s）；时的阶跃响应曲线。4、比例微分环节：方块图模拟电路图中：；；Tf=R2C分别求取Ri=Rf=R1=R2=1M，C=2m，（KP=2，Td=3.0s）；Ri=2M，Rf=R1=R2=1M，Cf=2m，（KP=1，Td=3.0s）；Ri=2M，Rf=R1=R2=1M，Cf

4、=4.7m，（KP=1，Td=7.05s）；时的阶跃响应曲线。5、比例积分微分环节：27方块图模拟电路图中：+；Ti=(Rf+R1)Cf+(R1+R2)C；；Tf=R2C求取Ri=4M，Rf=R1=R2=1M，C=Cf=4.7m，（KP=1，Ti=18.8s，Td=3.525s）时的阶跃响应曲线。6、一阶惯性环节：方块图模拟电路图中：；T=RfCf分别求取Ri=Rf=1M，Cf=1m，（K=1，T=1s）；Ri=Rf=1M，Cf=4.7m，（K=1，T=4.7s）；Ri=510K，Rf=1M，Cf=

5、4.7m，（K=2，T=4.7s）；时的阶跃响应曲线。四、实验结果记录上述实验曲线。五、实验结果分析271、对给定的电路结构和参数计算阶跃响应；2、将实验结果与计算结果对照，对实验的满意度进行分析；3、根据电路参数分析计算系统响应，与实验数据对照分析测试误差原因；4、提高精度的方法和措施（或建议）；5、实验体会。六、思考题1、设计一个能满足e1+e2+e3=e运算关系的实用加法器；2、一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节；在什么条件可视为比例环节？3、如何设置必要的约束条件，使比例微分环节、比例积

6、分微分环节的参数计算工作得以简化？27实验二、二阶系统的阶跃响应一、实验目的：1、学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法。2、研究二阶系统的两个重要参数x、wn对阶跃瞬态响应指标的影响。二、实验设备：1、XMN-2型实验箱；2、LZ2系列函数记录仪；3、万用表。三、实验内容：典型二阶系统方块图典型二阶系统方块图其闭环传递函数wn——无阻尼自然频率；x——阻尼比；T=——时间常数模拟电路27运算放大器的运算功能：（op1）——积分；（op2）——积分；（op9）——反相（-1）；（op6）——反相比例

7、；（rad/s）；1、调整Rf=40K，使K=0.4（x=0.2）；取R=1M，C=0.47m，使T=0.47秒（wn=1/0.47），加入单位阶跃扰动r(t)=1(t)V，记录响应曲线c(t)，记作①。2、保持x=0.2不变，阶跃扰动r(t)=1(t)V不变，取R=1M，C=1.47m，使T=1.47秒（wn=1/1.47），加入单位阶跃扰动r(t)=1(t)V，记录响应曲线c(t)，记作②。3、保持x=0.2不变，阶跃扰动r(t)=1(t)V不变，取R=1M，C=1.0m，使T=1.0秒（wn=

8、1/1.0），加入单位阶跃扰动r(t)=1(t)V，记录响应曲线c(t)，记作③。4、保持wn=1/1.0不变，阶跃扰动r(t)=1(t)V不变，调整Rf=80K，使K=0.8秒（x=0.4），记录响应曲线c(t)，记作④。5、保持wn=1/1.0不变，阶跃扰动r(t)=1(t)V不变，调整Rf=200K，使K=2.0秒（x=1.0），记录响应曲线c(t)，记作⑤。四、实验结果记录上述实验曲线。五、实验结果分析1、根据电路的结构和参数计算阶跃响应；2、将实验结果与计算