自动控制原理实验2教程分析.docVIP

实 验 报 告 学 生： 学 号： 班 级： 专 业：电气工程及其自动化 学 院：自动化学院、 四、实验步骤 1.将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500ms～12s”档，调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为 1V，周期为 10s左右。 2.典型二阶系统瞬态性能指标的测试 ①按模拟电路图 1.2-2接线，将 1中的方波信号接至输入端，取 R = 10K。 ②用示波器观察系统响应曲线C(t)，测量并记录超调MP、峰值时间tp和调节时间tS。 ③分别按R = 20K；40K；100K；改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性能指标MP、tp和tS，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较 (实验前必须按公式计算出)。将实验结果填入表 1.2-1中。 3．典型三阶系统的性能 (1)按图 1.2-4接线，将 1中的方波信号接至输入端，取 R = 30K。 (2)观察系统的响应曲线，并记录波形。 (3)减小开环增益 (R = 41.7K；100K)，观察响应曲线，并将实验结果填入表 1.2-3中。 五、实验现象分析： 1．典型二阶系统瞬态性能指标实验测试值：见下表1-1： 表1-1 参数 项目 R (K?) K ωn ξ C (tp) C (∞) Mp (%) tp (s) ts (s) 响应 情况 理 论 值 测 量 值 理 论 值 测 量 值 理 论 值 测 量 值 0ξ1 欠阻尼 0ξ1 欠阻尼 ξ＝1 临界 阻尼 ξ 1 过阻尼 参考测试值见表1-2 表1-2 参数 项目 R (K?) K ωn ξ C (tp) C (∞) Mp (%) tp (s) ts (s) 响应 情况 理 论 值 测 量 值 理 论 值 测 量 值 理 论 值 测 量 值 0ξ1 欠阻尼 0ξ1 欠阻尼 ξ＝1 临界 阻尼 ξ 1 过阻尼 时，响应图： 时，响应图： 时，响应图： 时，响应图： 典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况实验参考测试值见表 1.2-4 表1.2-3 开环增益 稳定性 30 16.7 不稳定发散 41.7 12 临界稳定等幅振荡 100 5 稳定衰减收敛 表1.2-4 开环增益 稳定性 30 16.7 不稳定发散 41.7 12 临界稳定等幅振荡 100 5 稳定衰减收敛 时，响应图： 时，响应图： 时，响应图： 六、实验心得： 经过这次实验，我们学习了典型的二阶和三阶系统的稳定性分析，我们不仅更加深刻了解了TD-ACC+实验系统的使用，也收获了课堂上所得不到的知识，对系统的时域响应和稳定性有了更进一步的理解。首先，在试验系统的使用中，熟练利用虚拟仪器，调整输出的方波是非常的方便的。通过对实验所得波形与数据的分析，我们小组总结了一下几点： （1） 通过调整系统的参数可改变系统阻尼系数，从而改变系统动态性能。 （2） 当阻尼系数小于1为欠阻尼，阻尼系数越小，系统超调越大，峰值时间越小，调整时间越大。 （3） 当阻尼系数等于1为临界阻尼，无超调，调整时间最小。 （4） 当阻尼系数大于1为过阻尼，阻尼越大，响应越慢，调整时间越大。