自控实验报告-典型环节的电模拟及阶跃响应分析.doc

自控实验报告-典型环节的电模拟及阶跃响应分析.doc

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1、2012年自动控制原理实验报告实验一附:实验一实验一典型环节的电模拟及阶跃响应分析一、实验目的1.学习典型环节的电模拟方法及参数测试方法;2.观察典型环节的阶跃响应曲线,了解参数变化对动态特性的影响;3.学习虚拟仪器(低频示波器)的使用方法;4.学习使用MATLAB中SIMULINK的使用,进行时域法分析;5.了解虚拟实验的使用方法;二、实验设备及仪器1.模拟试验箱2.抵频信号发生器3.虚拟仪器(低频示波器)4.计算机5.MATLAB仿真软件三、实验准备实验准备:(1)检查线。检查试验中所要用的连接线

2、以及阶跃信号是否存在问题。将连接线的一头插在+5V的阶跃信号上上,另一头接在LED显示灯上。按下脉冲信号,若灯亮,则表示线是完好的,并且阶跃信号也是好的。反之,此线不可在实验中使用。(2)检查测量电阻。把万用表跳到电阻档,依次检查试验中要用到的不同值电阻。若与试验所要求的值差别太大,做上标记,不在实验中使用。完好的电阻打上“√”。(3)检查运算放大器。将脉冲信号之后接一个390K电阻,然后接放大器,反向端进入,然后用万用表依次测量放大器输入端和输出端是否为+1V和-1V,若为此结果,则表示放大器完好。

3、(4)检查电路板上是否有虚焊点的存在。四、实验内容1.惯性环节(一阶系统):G(s)=,K=,T=102012年自动控制原理实验报告实验一电路图如图所示:从输入端加入阶跃信号a.令K=1,观察T=1s,2s时的波形,记录ts计算元件的设定参数:令K=1,即R1=R2=100K;当T=1s时,C===10u当T=1s时,C===20u即K=1,T=1s时,R1=R2=100K,C==10uK=1,T=2s时,R1=R2=100K,C==20u数据记录:K=1TR2CtsK1s100K10u4.16s12

4、s100K20u8.32s1K=1,T=1s时,实验波形如图所示:K=1,T=2s时,实验波形如图所示:102012年自动控制原理实验报告实验一b.保持T=1s不变,分别观察K=1、2时的输出波形,并作记录ts。令T=1s当K=1时,R1=R2=100K,C===10u当K=2时,R1=100K,R2=200K,C===5u即K=1,T=1s时,R1=R2=100K,C==10uK=2,T=1s时,R1=100K,R2=200K,C==5u数据记录:T=1sTR2CtsK1s100K10u4.16s1

5、1s200K5u4.32s2附:实验波形K=1,T=1s时,实验波形如图所示:K=2,T=1s时,实验波形如图所示:102012年自动控制原理实验报告实验一MATLAB仿真:(1)如图所示连接系统;(2)在Simulation/Simulationparameters中将仿真时间(StopTime)设置为10秒;(3)单击Simulation/Start开始仿真,打开示波器Scope显示仿真结果;(4)令K=1,分别观察T=1s,T=2s时的仿真结果的变化;(5)令T=1s,分别观察K=1,K=2时的

6、仿真结果的变化;K=1,T=1s时,仿真如图所示:系统连接图:仿真结果:102012年自动控制原理实验报告实验一惯性K=1,T=1sK=1,T=2s时,仿真如图所示:系统连接图:仿真结果:惯性K=1,T=2sK=2,T=1s时,仿真如图所示:系统连接图:102012年自动控制原理实验报告实验一仿真图形计算ts理论值:(取=2%)K=1,T=1sts=4T=4s误差=K=1,T=2sts=4T=8s误差=K=2,T=1sts=4T=4s误差=1.震荡环节:102012年自动控制原理实验报告实验一从输入端

7、加入阶跃信号,分别观察ξ=0.1、0.5、1时的输出波形,并记录计算元件的设定参数:T=0.1s当ξ=0.1时R1=100K,R2===500K,C===0.2u当ξ=0.5时R1=100K,R2===100K,C===1u当ξ=1时R1=100K,R2===50K,C===2u即T=0.1s,ξ=0.1时,R1=100K,R2=500K,C=0.2uT=0.1s,ξ=0.5时,R1=100K,R2=100K,C=1uT=0.1s,ξ=1时,R1=100K,R2=50K,C=2u实验数据记录TR2ξC

8、ts0.1s500K0.10.2u960ms55.6%0.1s100K0.51u800ms15%0.1s50K12u760ms0.6%附实验波形:T=0.1s,ξ=0.1时的实验波形如下图所示:102012年自动控制原理实验报告实验一T=0.1s,ξ=0.5时的实验波形如下图所示:T=0.1s,ξ=0.5时的实验波形如下图所示:102012年自动控制原理实验报告实验一MATLAB仿真:(1)如图所示连接系统:(2)在Simulation/Simulati

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