自动控制原理实验报告(三).doc

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1、自动控制原理实验报告（三）东南大学实验报告课程名称：自动控制实验实验名称：闭环电压控制系统的研究院（系）：仪科专业：姓名:胡方方学号：22011216实验室:实验组别：同组人员：吴崇耀实验时间：2013年11月12日评定成绩：审阅教师：一、实验目的1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。2）会正确实现闭环负反馈。3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。二、预习与回答1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？答：将被控输出量反向传递到系统的输入端并与给定输入信号比较（相减），根据所得的偏差信号来实现对被控量

2、的控制，使得输出量与给定量之间的偏差尽可能小。2）你认为表格中加1KQ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V?答：在适当的Kp值下，闭环电压值更接近于2V。3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？答：主要设计控制算法部分。三、实验原理1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）数学上的“相似性”，将各种实际物理装置经过简化、并抽象成数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。乂由于人本身的自然属性，人对纯数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分

3、析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把纯数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事气实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理装置，而“模拟实物”的实验方式可以举一反三，我们就是用下列“模拟实物”一一电路，也有实际物理装置一一电机，替代各种实际物理装置。2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，两个演示实例说明这一点。本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制

4、系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联校正、极点配置），本实验为了简洁，采用单闭环、比例算法K。通过实验证明：不同的统K,对系性能产生不同的影响。说明正确设计调节器算法的重要性。3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象一一振荡。本实验可以认为是真实的电压控制系统。四、实验设备THBDC-1实验平台五、实验线路图六、实验步骤1）如图接线，将线路接成开环形式，即比较器端100KQ电阻接地。将调节器47KQ电位器（接上面两个孔）左旋到底归零，再右旋1圈。经仔细检

5、查后上电。2）调电位器输入RP2,用实验仪上的数字电压表检测，确保输出电压为2V。注意：极性开关向下，阶跃按键取按下状态。3）按开环表格改变47KQ圈数，并每次要调输入电位器RP2,在确保空载2V的条件下，再加上1KQ的电阻扰动负载，测此不同Kp时带负载电压表读数，填表。4）正确判断并实现反馈！（课堂选择性提问）再闭环，即加法跳线接输出点，要调给定输入电位器RP2,使空载输出电压为2V。5）按闭环表格改变47KQ圈数，并每次要调电位器RP2,在确保空载2V的条件下，力口上1KQ的电阻扰动负载，测各次电压表读数，填表。要注意8圈时数字表的现象。并用理论证明

6、。6）将第二个比例环节换成积分：取R=100K；C=10UF,在2V时加载,测输出电压值。换成积分电路后，测得输出电压为2.00V。七、报告要求1）用文字叙说正确实现闭环负反馈的方法。答：根据输入量与输出量的变化量的正负进行加或减的比较。2）说明实验步骤（1）至（6）的意义。步骤（1）中将比较器端100KQ电阻接地，是为了实现开环控制。电位器左旋到底，再右旋一,是为了调节第二个比例放大器的放大倍数。步骤（2）使空载时输出电压为2V,并将2V作为输出基准电压。步骤（3）是在开环控制的条件下，测量空载输出为2V时，加负载时的电压输出值。与闭环控制条件下的测量

7、值进行比较，说明开环与闭环控制的差异。同时也为了说明在开环控制的条件下，Kp变化对输出量没有影响。步骤（4）正确实现负反馈，确保在闭环条件下的基准电压为2V。步骤（5）是在闭环控制的条件下，测量空载输出为2V时，加负载时的电压输出值，与开环控制进行比较。同时也为了说明在闭环控制的条件下，Kp变化对输出量的影响步骤（6）是为了说明将第二个比例环节换成积分环节，使输出更稳定。3）画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。答:对应要求输出电压值输入比较器调节器对象输入电压值的设定是通过调节电位器输入RP2。比较器是由第一个加法放大器构成。放大器是由

8、第二个比例放大器构成。被控对象是由三个运放组成的三阶系统构成的。输出量是统统数字