中南大学自控实验报告实验报告1

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1、儀斜学与理離桶生翹扌皓实验名称典型环节的时域分析预定时间实验时间姓名学号授课教师实验台号专业班级—、目的要求1.熟悉并常握TD・ACC+(或TD-ACS)设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。2.熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。二、原理简述时域分析法足在时间域内研究控制系统在各种典型信号的作用F系统响应(或输出)随时间变化规律的方法。因为它是直接在时间域中对系统进行分析的方法，所以具有直观、准确的优点，并且可以提供系统响应的全部信息。下面就实验中将要遇到的一些概念做以简单介绍：1

2、、稳态分量和暂态分量：对于任何一个控制系统来说，它的微分方程的解，总是包括两部分:暂态分量和稳态分屋。稳态分量反映了系统的稳态指标或误差，而暂态分虽则提供了系统在过渡过程中的各项动态性能信息。2、稳态性能和暂态性能：稳态性能是指稳态误差，通常是在阶跃函数、斜坡函数或加速度函数作用下进行测定或计算的。若时间趋干无穷时，系统的输出就不等于输入戢或输入最的确定南数，则系统存在稳态谋差。稳态谋差是对系统控制精度或抗扰动能力的一种度虽。暂态性能又称动态性能，指稳定系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间t的变化规律的指标。其动态性能指标通常为：•延迟时间td:指响应曲线第一次达到

3、其终值一半所需的时间。•上升时间tr:指响应从终值10%上升到终值90%所需的时间。对于有振荡的系统，亦可定义为响应从第一次上升到终值所需的时间。上升时间是系统响应速度的一种度址，上升时间越短，响应速度越快。•蜂值时间3：指响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间。•调节时间ts：指响应到达并保持在终值±5%或±2%内所需的时间。•超调fS6%:指响应的武大偏离量h(tp)与终值h(oo)之差的百分比。三、仪器设备4）惯性环节（T）5）比例微分环节（PD）R0=R2=100K:R3=10K;C=luF;R1=100K2嚥6）比例积分微分环节（PID）R2-R3-IOK;R

4、O-IOOK;Cl-C2-luF;Rl-IOOK200或五、内容步骤1.按1.1.3节中所列举的比例坏节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。2•将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设銘了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为IV,周期为10s左右。3•将2中的方波信号加至环节的输入端Ui,用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入Ui端和输出U0端，观测输出端的实际响应曲线UO(t),记录实验波形及结果。1.改变几组参数，重新

5、观测结杲。2.用同样的方法分别搭接积分环节、比例积分环节、比例微分环节、惯性环节和比例积分微分环节的模拟电路图。观测这些环节对阶跃信号的实际响应曲线，分别记录实验波形及结果。六、数据处理1)比例环节R0=200K；Rl=100Ko

6、T1-T2

7、・0.0ms

8、V1-V2

9、・517.6mv1>TM・T2

10、・©Hz

11、Vf・V2

12、・547.6mvi•••••A1•••••••••••11••eie••i••T:1s/t&CH1:1v/<§CH2：1v/

13、gR0=200K；R1=200Ko

14、T1-T2

15、・0.0m$

16、V1-V2

17、・OQmvW1・T2

18、■©HzNig■0Qmv•I1

19、s/ISCH1:1v4§CH2:1v/tS2）积分环节R0=200K；C=luFo(T1.T2I=117.2ms

20、V1-V2

21、»3.727vT:500ms胳CH1:2v/格CH2:5v/^R0=Rl=200K；C=2uFoCH2:5W格T:500ms格4)惯性环节(T)RO二R1二200K；C=luFoT:500ms.4§CHh〃格CH2「1w格fT1-T2

22、=210.9ms

23、V1-V2

24、«621.2mv1/TTKT2］二4.74Hz

25、V仁V2l=621.2mvI•-J11■—11111CT：11eii■J11-1••II1•t1•tR0=Rl=200K；C=2uFor

26、i-T2

27、■3906ms

28、V1-V2

29、«25.9mv5)比例微分环节(PD)RO=R2=10()K,R3=10K,C=luF；R1=1()()K。[T1-T21=117.2ms

30、V1-V2

31、=517.6mv1/[1仁121=8.53Hz

32、V仁V2

33、=1.035v•1・11■*1I1•11•11■11•11■一…•T•••••Ia■■■•・•eii•ii•iii■ii•ii■iiIa•ii■•e•••ii•ii■ii•ii■.ii°iiiiT:500ms胳CH1:1v/t§CH2:2v胳R0=R2=100K,R3=10K,C=luF；Rl