清华大学-控制工程-实验指导书

《清华大学-控制工程-实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、控制工程基础实验指示书郭美凤赵长德清华大学精密仪器与机械学系2004-5-5实验一Matlab仿真实验—、基本实验1、对于一阶惯性系统K°⑶=耐当分别取以下儿组参数时，试画出系统单位阶跃响应曲线、频率特性乃氏图和伯德图。1）.K=1,T=1O;2）.K=1,T=1;3）.K=l,T=0.12、对于二阶系统分别就T二1和T=0.1,§分别取0,0.2,0.5,0.7,1,10时，画出系统单位阶跃响应曲线、频率特性乃氏图和伯徳图。3、自构造高阶系统，试利川Matlab软件工具分析其时域、频域特性。4、对于下列系统，试画出其伯德图，求出相角裕量和增益裕量，并判其稳定性G(s)H(s)=(1

2、)250$(O.O3s+1)(0.0047$+1)(2)G（5）//（5）=250(0.55+1)s(10s+l)(0.03s+1)(0.0047$+1)二、结合“运动控制系统”实验，熟悉MATLAB的控制系统形输入与仿真工具SIMULINKo并把仿真结果与“运动控制系统”实验结果进行比较1.实验目的1）熟悉直流伺服电机控制系统各环节的传递函数模型；2）根据给定的性能指标，设计速度环与位置环的控制器参数。2・实验内容及要求2.1速度环仿真实验速度环的传递函数方框图见图lo测速发电机系数Kf=24U/1000卩加=0.024V/少观=0.229u/(md/£),而电动机反电势系数叫詩—

3、2135〃，所以2radIA・s5二心1二1・7JTmCe14.5-103Kva=0.5AJV测速机滤波时间常数卩2=^G=19・5KGx0・22“F=4.29处（也可以重新设计）n[rad/s]>j电机转速，最人转速为lOOOrpm,反馈系数0w[O,l],Gnc（s）^速度环的校正网络。当Gc（$）为比例一积分（PI）调节器时，其传递函数为

4、满足给立指标的调节器参数。提示：有关参数的参考取值为：0=0.5,心=6,Tn«0.025,q=0.004$。1.根据设计的调节器参数，给出速度环采用P与PI调节器时的波特图，比较二者的稳定裕量和剪切频率。2.给出速度环分别采用P与PI调节器时的闭环频率特性及频域指标（闭环带宽，谐振峰值，谐振频率）。3.比较速度环采用P与PI调节器时的阶跃响应及瞬态响应指标（超调量与调整时间）。2.2位置环仿真实验位置环的传递函数方框图见图l-2o图1一2位置环简化函数方框图图1・2中Vpi[VJ为位移命令输入，xlmmj为工作台位移，Vpf[V]为电子电位计测得的工作台位移电压，GpcG）为位置环

5、的校正网络，Gn（5）为速度环的闭环传递函数。当G^s）为近似比例一积分（PI）调节器时，其传递函数为rn5+l37越（3）当G^s）为比例（P）调节器时，其传递函数为Gpc（s）=Kp（4）1.给定位置环的性能指标如下：1）单位阶跃响应的超调量小于30%；2）单位阶跃响应的调整时间小于0.2s；3）闭环带宽不小于4Hz。当位置环分別采用P与PI调节器时，设计满足给定指标的调节器参数。提示：1.速度环可任选P或PI调节器（建议选PI调节器）；1.位置环调节器参数参考取值：KpQlOO,rp«0.00475,7；u0.02$。2.根据设计的调节器参数，给出位置环采用P与PI调节器时的波

6、特图，比较二者的稳定裕量和剪切频率。3.给出位置环分别采用P与PI调节器时的闭环频率特性及频域指标（闭环带宽,谐振峰值，谐振频率）。4.比较位置环采用P与PI调节器时的阶跃响应及瞬态响应指标（超调量与调整时间）。关于伺服电机控制系统的详细资料参见附录1。实验二直流电动机调速系统一、实验目的1.熟悉直流伺服电机控制系统各环节的传递函数模型；2.掌握速度环的设计和实验调试方法，从而从理论与实际的结合上掌握自动控制系统的设计与校正方法。二、实验原理请仔细阅读见教材P248〜261或附录1。接线图参考图2・1,其中S是实验中需要用万用表和示波器测试的点；给定电空牙R4IX0.］或647uF—

7、、跨导功率放大器A速度调节器S+3&4H470KC4「匚P-►单轴工作台图2-1速度环接线图三、实验步骤与要求:把图1一1进行简化，得到双环调速系统简化方框图（图2—2）：图2-2双环调速系统简化方框图图屮，因电机最大转速lOOOrpm,故传递函数方框图中应再加一个饱和环节。当久（$）为比例一积分（PI）调节器时，其传递函数为qs+1R4C4S+1丁品R3C4S当Gm（S）为比例（P）调节器时，其传递函数为(2)1.按图接线，掌握速度反馈极性的判断方法。一