杭电自动控制原理实验报告.doc

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1、自动控制原理/计算机控制技术实验报告班级：姓名：学号:3.1.1典型环节的模拟研究一.实验目的1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模

2、拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。图3-1-1典型比例环节模拟电路传递函数：；单位阶跃响应：实验数据：当R0=200KR=100K输入Ui=4V时，实验测得Ui=4.063VU0=1.992V测量值K=0.49当R0=50KR=200K输入Ui=1V时，实验测得Ui=3.984VU0=1.992V测量值K=

3、3.92实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。R0R1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4V0.50.49200K4V150K100K2V2200K1V43.922)．观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-2所示。图3-1-2典型惯性环节模拟电路传递函数：单位阶跃响应：实验数据当R0=200KR1=200KC=1u输入Ui=4V时，测得Ui=4.063U0=4.061T=0.220当R0=50KR1=200KC=1u输入Ui

4、=1V时，测得Ui=1.016U0=4.063T=0.210实验报告要求：按下表改变图3-1-2所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。R0R1C输入Ui比例系数K惯性常数T计算值测量值计算值测量值200K200K1u4V110.20.2202u10.450K100K1u2V20.1200K1V43.9990.20.2103)．观察积分环节的阶跃响应曲线典型积分环节模拟电路如图3-1-3所示。图3-1-3典型积分环节模拟电路传递函数：单位阶跃响应：实验数据当R0=200KC=1u输入

5、Ui=1V时，测得Ti=0.210当R0=200KC=1u输入Ui=1V时，测得Ti=0.210实验报告要求：按下表改变图3-1-3所示的被测系统时间常数，观测结果，填入实验报告。R0C输入Ui积分常数Ti计算值测量值200K1u1V0.20.2102u100K1u0.10.1102u4)．观察比例积分环节的阶跃响应曲线典型比例积分环节模拟电路如图3-1-4所示.。图3-1-4典型比例积分环节模拟电路传递函数：单位阶跃响应：当R0=200KR1=200KC=1uUi=1V时，测得，Ui=1.016U0

6、=1.016Ti=0.200当R0=100KR1=200KC=1uUi=1V时，测得，Ui=1.016U0=2.031Ti=0.110实验报告要求：按下表改变图3-1-4所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。R0R1C输入Ui比例系数K积分常数Ti计算值测量值计算值测量值200K200K1u1V10.20.2002u1100K1u20.10.1102u23.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性一．实验目的1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。2.

7、研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn、阻尼比ξ对过渡过程的影响。3.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp、ts的计算。1.观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp值，并与理论计算值作比对。二．实验内容及步骤1．Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路见图3-1-7，观察阻尼比ξ对该系统的过渡过程的影响。改变A3单元中输入电阻R来调整系统的开环增益K，从而改变系统的结构参数。2．改变被测系统的各项电路参数

8、，计算和测量被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告。3．改变被测系统的各项电路参数，计算和测量被测对象的超调量Mp，峰值时间tp，填入实验报告，並画出阶跃响应曲线。图3-1-7Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=1S惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T=R2*C2=0.1S阻尼比和开环增益K的关系式为：临界阻尼响应：ξ=1，K=2.5，R=40kΩ欠阻尼响应：0<ξ<1，设R=4kΩ，K=25ξ=0.316过阻尼