自控实验报告.doc

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1、实验一:典型环节及其阶跃响应一、实验目的1、掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。2、掌握控制系统时域性能指标的测量方法。二、实验仪器1、EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2、计算机一台三、实验原理控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。四、实验内容构成下述典型

2、一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应1、比例环节的模拟电路及其传递函数G（S）=−R2/R12、惯性环节的模拟电路及其传递函数G（S）=−K/TS+1K=R2/R1T=R2C3、积分环节的模拟电路及传递函数G（S）=1/TST=RC4、微分环节的模拟电路及传递函数G（S）=−RCS5、比例+微分环节的模拟电路及传递函数G（S）=−K（TS+1）K=R2/R1T=R1C五、实验结果及分析（注：图中黄色为输入曲线、紫色为输出曲线）1、比例环节（1）模拟电路图：（2）响应曲线：2、惯性环节（1）模拟电路图：（2）响应曲线：（3）传递函数计算：实验值：X1=1029ms=1.029

3、s=4TT=0.257sK=Y2/1000=2.017G(S)=-2.017/(0.257S+1)理论值：G（S）=-2/(0.2S+1)结论：实验值与理论值相近。3、积分环节（1）模拟电路图：（2）响应曲线：（3）传递函数计算：实验值：5000/(2110/2/2)=9.1G（S）=-9.1/S=-1/0.11S理论值：G（S）=-1/0.1S结论：实验值与理论值相近。4、微分环节（1）模拟电路图：（2）响应曲线：5、比例+微分环节（1）模拟电路图：（2）响应曲线：实验二：二阶系统阶跃响应一、实验目的1、研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn对系统动态性能的

4、影响。定量分析ζ和ωn与最大超调量Mp和调节时间tS之间的关系。2、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。二、实验仪器1、EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2、计算机一台三、实验原理控制系统模拟实验利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。四、实验内容典型二阶系统的闭环传递函数为其中ζ和ωn对系统的动态品质有决定的

5、影响。构成如图典型二阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应。根据二阶系统的模拟电路图，画出二阶系统结构图并写出系统闭环传递函数。把不同ζ和ωn条件下测量的Mp和ts值列表，根据测量结果得出相应结论。.画出系统响应曲线，再由ts和Mp计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。四、实验电路五、实验结果1、取ωn=10rad/s,即令R=100KΩ，C=1μf；分别取ζ=0、0.25、0.5、1、2，即取R1=100KΩ，R2分别等于0、50KΩ、100KΩ、200KΩ、400KΩ。输入阶跃信号，测量不同的ζ时系统的阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量Mp和调节时间Ts的

6、数值和响应动态曲线，并与理论值比较。（1）R2=0（2）R2=50kΩ（3）R2=100kΩ（4）R2=200kΩ（2）R2=400kΩ2、取ζ=0.5。即电阻R2取R1=R2=100KΩ；ωn=100rad/s,即取R=100KΩ，改变电路中的电容C=0.1μf(注意：二个电容值同时改变)。输入阶跃信号测量系统阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量σp和调节时间Ts。七、结果分析实验结果实验值理论值σ%ts（ms）σ%ts（ms）R=100KC=1μfωn=10rad/sR1=100KR2=0Kζ=0134%∞100%∞R1=100KR2=50Kζ=0.2543.7%11

7、3351.4%1200R1=100KR2=100Kζ=0.520.1%63416.3%800R1=100KR2=200Kζ=10.8%4800300R1=100KR2=400Kζ=201240150R1=100KC1=C2=0.1μfωn=100rad/sR1=100KR2=100Kζ=0.533.9%6116.3%60实验三：连续系统串联校正一、实验目的1、加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。2、对给定系统进行串联校正设计，并通过模拟实验检验设计的正确性。二、实验仪器1、EL-AT-III型自动控制系统