现代控制理论实验

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1、<现代控制理论>实验实验报告姓名：____莫翰林____学号：________专业：__机械制造及其自动化__指导教师：___郑华文__1、根据在实验箱搭建的各典型环节的实验电路图，得到的试验曲线，其并对其进行仿真分析,对比二者得到结论（将试验曲线插入表中，并作分析）。典型环节实验电路图实验时域曲线比列环节分析：理论输出电压，实验中数据通道1电压为0.97V，数据通道2电压为0.98V，计算的比例系数为K=1.01，相对误差为1%<5%实验参数R1=100kR2=100k比例系数K=R2/R1=1积分环节分析：实验中得数据通道1电压为0.99V，数据通道2电

2、压为0.99V，积分时间为1.0284s。所以，积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比实验参数R=100kC=10uF积分时间常数TI=1s传递函数G(s)=U0(S)/Ui(S)比列积分环节分析：实验中坐标2数据通道1电压为2.95V，数据通道2电压为0.99V，积分时间为1s。所以，比例积分环境有着积分环节和控制环节优点，比例部分能迅速响应，积分部分又能消除稳态误差。实验参数R1=100kR2=100kC=10uF比例系数K=R2/R1=1积分时间常数TI=1S传递函数G(s)=R2/R1*(1+1/(R2CS))比例微分(PD)环节分析：实验中坐标2

3、数据通道1电压为-0.24V，数据通道2电压为1.01V，积分时间为0.1s。所以，比例积分环境有着积分环节和控制环节优点，比例部分能迅速响应，积分部分又能消除稳态误差。实验参数R1=100kR2=100kC=1uF比例系数K=R2/R1=1微分时间常数Td=1s传递函数G(s)=K(1+TS)=R2/R1*(1+R1CS)比例积分微分(PID)环节分析：实验中坐标2数据通道1电压为2.17V，数据通道2电压为1.04V，积分时间为0.1s。在PID调节中，比例环节拟制住干扰的扩大，积分环节起消除余差的作用，微分调节有超前作用，可以用来克服容量滞后的现象。实验参

4、数R1=100kC1=1uFR2=100kC2=1uF比例系数K=(R1C1+R2C2)/R1C2=1.1积分时间常数TI=1s微分时间常数Td=0.1s传递函数G(s)=Kp+1/T1S+TdS惯性环节分析：实验中坐标2数据通道1电压为0.62V，数据通道2电压为0.99V，积分时间为1s。即惯性环节越大，时间常数越大，延迟的时间也越大。实验参数R1=100kC1=10uF比例系数K=R2/R1=1时间常数T=1s传递函数G(s)=U0(S)/U1(S)=K/(TS+1)2、为什么实验中实验曲线与理论曲线有一定误差？如何减小实验中的误差?答：首先，因为选择的电

5、子元件器件参数有误差；其次，每个元器件都会受温度的影响，产生误差；最后，由于线路接触不良或操作不当也会产生误差。所以输入输出曲线，无法与理论曲线完全一致。减小误差的方法：（1）必须严格按照实验步骤规范操作；（2）确保试验线路接触良好；（3）在积分环节中，实验前一定要用“锁零单元”对积分电容进行锁零。3、根据二阶系统线性定常系统的实验电路，并写出闭环传递函数，表明电路中的各参数。闭环传递函数：4、根据测得系统的单位阶跃响应曲线，分析分别在不同状态下，读出其瞬态响应参数（峰值时间tp、超调量Mp、调整时间ts），与仿真曲线比较，对实验结果做简单分析。实验曲线仿真曲线

6、（=0.2，系统处于欠阻尼状态）tp=0.3094Smp=0.49ts=1.9900S=0.2，系统处于欠阻尼状态，系统的单位阶跃响应呈振荡衰减形式。在0.30944s达峰值状态，其超调量为53%左右。在1.9900s时趋于稳定状态。与仿真图相比，图形是一样的，但峰值时间和超调量有微小变化。这是由实验误差引起的。实验曲线仿真曲线（=1，系统处于临界阻尼状态）T=0.4624S=1，系统处于临界阻尼状态，系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线。系统在0.9114s时趋于稳定状态。与仿真图相比，仿真图依然有一定的超调量，但是超调量非常小，这是由实验误差引起的。实

7、验曲线仿真曲线（=2，系统处于过阻尼状态）T=0.4624S=2，系统处于过阻尼状态。系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线，系统的阶跃响应无超调产生，调整时间为1.723s。与仿真图相比，图形一致，时间参数大致相同。5、写出下图电路图的状态空间表达式，何为系统的能控？何为系统能观？阶跃伏数R3UabUcd1V1k0.474-0.0892k0.44803k0.4310.0582V1k0.9500.1782k0.89703k0.8630.116状态空间表达式：式中：能控：u（t）对状态变量x（t）的控制能力，如果对于系统任意的初始状态，可以找到一个容许的输入量

8、，在有限的时间内把系统所