自控原理实验.pdf

《自控原理实验.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验一、典型环节的软件仿真一、实验目的(1)掌握典型环节的软件仿真方法(2)学习由阶跃响应计算典型环节的传递函数二、实验内容构成惯性环节、比例-积分环节、比例-微分环节的模拟电路如图所示。CF=1μR2CF=1μRR22200kΩ200kΩUR200kΩr1UR1R-r1UcUcU100kΩ100kΩr100kΩU+cCF=1μ惯性环节模拟电路图PI环节模拟电路图PD环节模拟电路图(1)计算各电路的传递函数(2)用MATLAB仿真典型环节(3)绘制各典型环节的单位阶跃响应曲线三、实验要求观察并记录惯性环节、比例-积分环节、比例-微

2、分环节的阶跃响应曲线。四、实验思考惯性环节在什么条件下可视为比例环节？能否进行实验验证？实验二二阶系统的动态过程分析一、实验目的(1)掌握二阶控制系统的动态性能指标的测试技术。(2)定量分析二阶系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率ω对系统动态性能的影n响。(3)加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的性质。(4)了解与学习二阶控制系统及其阶跃响应的MATLAB仿真和SIMULINK实现方法。二、实验内容(1)分析典型二阶系统Gs()的ξ和ω变化时，对系统的阶跃响应的影响。n2ωnGs()=22ss++2ξωωn

3、n(2)设控制系统结构图如图所示，若要求系统具有性能σ%2==0%,1ts，试p确定系统参数K和τ，并计算单位阶跃响应的特征量t，t，t。drsR()sKCs()ss(1+)1+τs三、实验要求(1)针对实验内容(1)，记录ξ和ω变化时二阶系统的阶跃响应曲线以及所测n得的响应的超调量、峰值时间和调节时间的值，分析ξ和ω对系统性能指标的影n响。选取ω=10rads/不变，ξ分别为0，0.25，0.5，0.7，1，2这6个不同参数进n行分析。(2)对实验内容(2)，分别用理论计算和实验仿真进行求解。四、实验思考分析通常采用系统的阶跃响

4、应特性来评价其动态性能指标的原因。实验三、控制系统的稳定性分析一、实验目的(1)观察系统的不稳定现象(2)了解系统的开环增益和时间常数对系统稳定性的影响(3)研究系统在不同输入下的稳态误差的变化(4)掌握系统型别及开环增益对稳态误差的影响二、实验内容(1)分析开环增益K和时间常数T改变对系统稳定性及稳态误差的影响。系10K统开环传递函数为：Gs()=ssT(0.1+1)(s+1)(2)分析实验内容(1)中系统型别改变对稳态误差的影响(3)分析实验内容(1)中系统在不同输入时的稳态误差。三、实验要求(1)记录各步骤中的响应曲线(2)

5、对响应曲线进行分析，验证参数K、T及系统型别由于系统稳定性和稳态误差之间的关系四、实验思考影响系统稳定性和稳态误差的因素有哪些？如何改善系统的稳定性，减小和消除稳态误差？实验四、控制系统的根轨迹分析一、实验目的（1）熟练掌握使用MATLAB绘制根轨迹图形的方法（2）进一步加深对根轨迹图的了解（3）掌握利用所绘制根轨迹图形分析系统性能的方法二、实验内容用实验的方法求解。K系统的开环传递函数为：Gs()=。kss()0.2+10.5()s+1(1)绘制并记录根轨迹；(2)确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益；(3)确定临界稳定时的根轨

6、迹增益。三、实验要求(1)记录各系统的根轨迹图；(2)根据根轨迹，分析闭环极点在s平面上的位置与系统动态性能的关系。四、实验思考加入开环极点或开环零点对系统的根轨迹图形有何影响？对系统性能有何影响？实验五、控制系统的根轨迹（主导极点）法校正一、实验目的(1)掌握连续系统的根轨迹法校正设计过程。(2)掌握用根轨迹法设计校正装置的方法，并用实验验证校正装置的正确性(3)了解MATLAB中根轨迹设计器的应用二、实验内容K设单位反馈系统的开环传递函数为：Gs()=，试用根轨迹法ss()+20()s+5设计串联超前校正装置，使校正后系统满足

7、：期望开环放大系数K≥18，ts≤0.4，sσ%≤25%。三、实验要求(1)了解根轨迹校正方法的有关内容。(2)记录原系统及加入校正后系统的闭环极点。(3)记录原系统及校正后系统的瞬态响应，并加以分析。实验六、控制系统的频率特性测量一、实验目的(1)加深了解系统及元件频率特性的物理概念。(2)掌握系统及元件频率特性的测量方法。(3)了解从频率特性求系统传递函数及参数的方法。(4)了解MATLAB测量系统频率特性的方法二、实验内容(1)系统结构图如图所示。测试系统的频率响应，分析系统频率特性。U1101U2Ks0.1s+1(2)用M

8、ATLAB软件仿真求取一阶惯性环节频率特性和典型二阶系统开环频率特性曲线，并与实验所得结果比较。(自己选择参数)三、实验要求(1)由实验测量得到的幅相曲线推算系统的传递函数及参数。(2)绘制对数幅频特性曲线(Bode图)，将实验曲线做渐近幅频特性处