北航自动控制原理实验报告 - 实验报告 - 书业网.docVIP

北航自动控制原理实验报告 - 实验报告 - 书业网 成绩 北 京 航 空 航 天 大 学 自动控制原理实验报告 学 院 电子信息工程学院 专业方向 班 级 100227 学 号 学生姓名 XXX 指导教师 自动控制与测试教学实验中心 实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 实验时间2013.4.22 实验编号 3同组同学 无 一、实验目的 1.了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。 2.学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。 3.学习阶跃响应的测试方法。 二、实验内容 1.建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的阶跃响应曲线，并测定其过渡过程时间Ts。 2.建立二阶系统的电子模型，观测并记录在不同阻尼比ζ时的阶跃响应曲线，并测定其超调量σ％及过渡过程时间Ts。 三、实验原理 1.一阶系统实验原理 C(S)K ? R(S)TS?1 ?(s)? 系统传递函数为： 模拟运算电路如图所示： R2R1Uo(s)K== Ui(s)CSR2+1Ts+1 在实验中始终取R2=R1，则K=1，T=R2*C 取不同的时间常数T，T=0.25s，T=0.5s，T=1s 记录不同的时间常数下阶跃响应曲线，测量并记录其过渡时间Ts（Ts=3T） 2.二阶系统实验原理 其传递函数为： ?n2C(S) ?(S)?? R(S)(S2?2??nS??n2) 令?n?1弧度/秒，二阶系统模拟线路下图所示： 取R2*C1=1,R3*C2=1,则R4/R3=R4*C2=1/(2*?)及?=1/（2*R4*C2） ts? 理论值： 3 ??n (??0.05) ，?% ?e?100% 四、实验设备 1. HHMN-1 型电子模拟机一台 2. PC 机一台 3. 数字式万用表一块。 五、实验步骤 1．熟悉HHMN-1 型电子模拟机的使用方法，将各运算放大器接成比例器，通电调零。 2．断开电源，按 照实验说明书上的条件和要求，计算电阻和电容的取值，按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。 3．将D/A1 与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端UO连接(此处连接必须谨慎，不可接错)。线路接好后，经教师检查后再通电。 4．在Windows XP 桌面用鼠标双击“MATLAB”图标后进入，在命令行处键入“autolab”进入实验软件系统。 5． 在系统菜单中选择实验项目，选择“实验一”，在窗口左侧选择“实验模型”，其它步骤察看3.2节内容。 6．观测实验结果，记 录实验数据，绘制实验结果图形，填写实验数据表格，完成实验报告。 7. 研究性实验方法。 实验者可自行确定典型环节传递函数，并建立系统的 SIMULINK模型，验证自动控制理论相关的理论知识。实现步骤可察看3.3节内容。 六、实验数据 1.一阶系统实验数据及图形 通过实验记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并记录过渡时间。 T=0.5s时，实际阶跃响应曲线与理论曲线： T=1s时，实际阶跃响应曲线与理论曲线： 2.二阶系统实验数据及图形 ?取不同的值?=0.25，?=0.5，?=0.8，?=1,观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量?%，测量并记录过渡时间。 ts? 其中理论值： 1 ??n ? 3 ??n (???1) ， ?% ?e ?100% ?=0.25时，阶跃响应曲线： ?=0.5时，阶跃响应曲线： ?=1时，阶跃响应曲线： 七、结果分析 ?tc(t)?1?e一阶系统的单位阶跃响应为：（t?0），T为闭环系统时间常数。从 实验截图可以看出