自动控制原理 教学课件 作者 王锁庭 李洪涛 主编第10章 自动控制原理实验 实训课件指导.ppt

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1、10.1控制系统典型环节的模拟10.2一阶系统的时域响应及参数测定10.3二阶系统的瞬态响应分析第10章自动控制原理实验（实训）指导10.4PID控制器的动态特性10.1控制系统典型环节的模拟①熟悉超低频扫描示波器的使用方法。②掌握用运放组成控制系统典型环节模拟电路的方法。③测量典型环节的阶跃响应曲线。④通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。（1）实验目的（2）实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK15控制理论实验或DJK16控

2、制理论实验3双踪慢扫描示波器或数字示波器4万用表（3）实验线路及原理①比例环节②惯性环节取参考值R1=100KΩ，R2=100KΩ，C=1µF。③积分环节积分时间常数T=R1C,参考值R1=200KΩ，C=1µF式中:④比例微分环节其中参考值R1=200KΩ，R2=410KΩ，C=0.1µF⑤比例积分环节其中参考值R1=100KΩ，R2=200KΩ，C=0.1µF⑥振荡环节振荡环节接线图开环传递函数其中欲使其为振荡环节，必须调整参数K和T，使0＜ξ﹤1，呈欠阻尼状态。（4）实验内容①分别画出比例、惯性、积

3、分、微分和振荡环节的模拟电路图。②按下列各典型环节的传递函数，调节相应的模拟电路的参数，观察并记录其单位阶跃响应波形。比例环节G1(s)=1和G2(s)=2积分环节G1(s)=1/s和G2(s)=1/（0.5s）比例微分环节G1(s)=2+S和G2(s)=1+2s惯性环节G1(s)=1/(s+1)和G2(s)=1/(0.5s+1)比例积分环节G1（s）=1+1/s和G2（s）=2[1+1/(2s)]振荡环节(5)思考题①用运放模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出的？②积分环节和惯性环节主

4、要差别是什么?在什么条件下,惯性环节可以近似地视为积分环节?在什么条件下，又可以视为比例环节？③如何根据阶跃响应的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？(6)实验报告①画出六种典型环节的实验电路图，并注明相应的参数。②画出各典型环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。③写出实验的心得与体会。(7)注意事项①输入的单位阶跃信号取自实验箱中的函数信号发生器。②电子电路中的电阻取千欧，电容为微法。10.2一阶系统的时域响应及参数测定（1）实验目的①观察一阶系统在单位阶跃和斜坡输入信号作用下的瞬态响

5、应。②根据一阶系统的单位阶跃响应曲线确定系统的时间常数。（2）实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK15控制理论实验或DJK16控制理论实验3双踪慢扫描示波器或数字示波器4万用表（3）实验线路及原理图10-9一阶系统模拟电路图图10-10一阶系统原理框图闭环传递函数单位阶跃输入信号下，系统的响应为单位斜坡输入信号下，系统的响应为（4）实验内容和方法①根据图10-9所示的模拟电路，调整R0和C的值，使时间常数T=1s和T=0.1s。②当ui(t)

6、=1V时，观察并记录一阶系统的时间常数T分别为1s和0.1s时的单位阶跃响应曲线,并标注时间坐标轴。③当ui(t)=t时，观察并记录一阶系统时间常数T为1s和0.1s时的响应曲线，其中斜坡信号可以通过实验箱中的三角波信号获得，或者把单位阶跃信号通过一个积分器获得。(5)思考题①一阶系统为什么对阶跃输入的稳态误差为零，而对单位斜坡输入的稳态误差为T？②一阶系统的单位斜坡响应能否由其单位阶跃响应求得？试说明之。(6)实验报告①根据实验，画出一阶系统的时间常数T=1S时的单位阶跃响应曲线，并由实测的曲线求得时间

7、常数T。②观察并记录一阶系统的斜坡响应曲线，并由图确定跟踪误差ess，这一误差值与由终值定理求得的值是否相等？分析产生误差的原因。10.3二阶系统的瞬态响应分析（1）实验目的①熟悉二阶模拟系统的组成。②研究二阶系统分别工作在=1，0<<1，和1三种状态下的单位阶跃响应。③增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量P%、峰值时间tp和调整时间ts。④观测系统在不同K值时跟踪斜坡输入的稳态误差。（2）实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK15控

8、制理论实验或DJK16控制理论实验3双踪慢扫描示波器或数字示波器4万用表（3）实验线路及原理闭环传递函数标准传递函数图10.12二阶系统的模拟电路图01=1图10.13二阶系统原理框图令则①当K>0.625，01，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：②当K1=0.625时，=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式③当K10.625时，1，系统工作在过阻尼状态。它的单位阶跃响应曲线和临界