自动控制原理实验教学课件.ppt

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1、自动控制原理实验教学课件信息学院自控原理实验室开始播放自动控制原理实验项目实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验二线性定常系统的瞬态响应实验三线性系统稳态误差的研究实验四典型环节和系统频率特性的测量实验五二阶系统的分析及校正设计返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验线路及原理实验方法及步骤实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验方法及步骤1.利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节(可参考本实验附录)的模拟电路并连接好实验电路.2.连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后，操作“THBD

2、C-1”软件。3．参照本实验步骤1、2，依次构建相应的积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节及惯性环节；并观察各个环节实验波形及参数。注意：凡是带积分环节的，都需要在实验前按下“锁零按钮”对电路的积分电容放电；实验时再次按下“锁零按钮”取消锁零。4．点击“仿真平台”按钮，根据环节的传递函数，在“传递函数”栏中填入该环节的相关参数。5．根据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验报告及要求1．画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。2．写出各典型环节的传递函数。3．根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线，分析参数变化对动态

3、特性的影响。返回实验设备和仪器THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台USB数据采集卡计算机返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验思考题1．用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件下近似导出的？2．积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？3．在积分环节和惯性环节实验中，如何根据单位阶跃响应曲线的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验线路及原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等典型环节按一定的关系连接而成。熟悉这些环节对阶跃输入

4、的响应，对分析线性系统将是十分有益的。在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图。图1-1比例环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线图1-2积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线图1-3惯性环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线返回返回USB数据采集卡返回计算机返回THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验目的1．熟悉并掌握THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。2．熟悉各典型环节的电路传递函数及其特性，掌握典型环节的电路模拟与软件仿真研究。3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数

5、变化对其动态特性的影响。返回实验一典型环节的电路模拟与软件仿真实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验线路及原理实验方法及步骤实验报告及要求实验目的实验设备和仪器实验内容实验思考题返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验方法及步骤1.设计(具体可参考本实验附录的图2-2)一个由积分环节（积分环节锁零端的使用请参考实验一的相关步骤）和一个惯性环节相串联组成的二阶闭环系

6、统的模拟电路。2.观察二阶系统模拟电路的阶跃响应特性，并测出其超调量和调整时间。3．改变二阶系统模拟电路的开环增益K(改变图2-2所示电路中Rx的阻值，具体数值参考本实验附录)，观测当阻尼比为不同值时系统的动态性能。4．利用上位机界面提供的软件仿真功能，完成上述两个典型线性定常系统的动态性能研究，并与实验中观察的波形相比较。5．根据计算机保存的实验参数及波形，完成实验报告。返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验报告及要求1．根据附录中的图2-1和图2-3画出二阶定常系统的实验电路图，写出它们的闭环传递函数，并标明电路中的各参数。2．根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时

7、间常数T对系统动态特性及稳定性的影响。3．设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验设备和仪器THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台USB数据采集卡计算机返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验思考题1．如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？2．在电路模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？3．为什么本实验中二阶对阶跃输入信号的稳态误差都为零？返回实验二线性定常系统的瞬态响应实验线路及原理本