自控实验指导书2009完整.doc

目 录 实验须知…………………………………………………………… 1 实验一 典型环节的模拟研究…………………………………… 3 实验二　线性系统的稳定性研究………………………………… 3 实验三 线性控制系统的频域分析 实验四 线性系统校正 实验五 采样控制系统分析 实验须知 一．预习 实验者应事先预习，以免因准备不充分而影响实验顺利进行。预习内容一般包括： 本次实验所用设备、 积分 （I） 比例积分 （PI） 比例微分 （PD） 惯性环节 （T） 比例积分微分（PID） 三．实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果， 图1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数： ； 单位阶跃响应： 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号 A5 S4，S12 B5 ‘S-ST’ 信号输入（Ui） B5（OUT）→A5（H1） 示波器联接A5（OUT）→CH1） B5（OUT）→B3（CH2） （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，观测A5B输出端（Uo）的实际响应曲线。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 实验报告要求：按下表改变图1-1所示的被测系统比例系数，观测结果， 图1-2 典型惯性环节模拟电路 传递函数： 单位阶跃响应： 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图1-2安置短路套及测孔联线，表如下。 信号输入（Ui） B5（OUT）→A5（H1） 示波器联接A5（OUT）→CH1） B5（OUT）→B3（CH2） （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号 A5 S4，S6，S10 B5 ‘S-ST’ （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，观测A5B输出端（Uo）响应曲线，等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到输出稳态值×0.632处，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T。 实验报告要求：按下表改变图1-2所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，μ 4V 1 0.2 2μ 1 0.4 自定参数 3)．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图1-3所示。 图1-3 典型积分环节模拟电路 传递函数： 单位阶跃响应： 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT）， 代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输 出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 （注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的 零输出宽度时间足够长！ “量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为2秒！） ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V（D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图1-3安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线