控制工程基础new00413.docVIP

前 言 一、实验的任务 实验是课的一部分，的任务是： 过实验进一步了解和掌握控制理论的基本概念、控制系统的分析和设计方法。 学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术 提高应用计算机的能力及水平 二、实验设备 实验所使用的设备 由计算机、A/D D/A接口板、模拟实验电路、打印机及直流稳压电 源组成（见图1），其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、 与测量、显示、系统控制及数据处理的作用：模拟电路起被控对象的作用 图1 板上装有6个运算放大器，与电阻、电容相配合，可以构成多种特 性的被控对象；在计算机机箱内，插有A/D、D/A接口板，它起模 拟信号与数字信号的转换作用；可根据软件产生不同的信号（ 阶跃、三角、正弦），直流稳压电源为+12V、-12V，为模拟电路 供电；打印机可以把有关的信号及图形记录下来，不过在一般 情况下，做实验时并不连接打印机，需要时再连接。这样，一套 实验设备可以构成一个自动控制元件，也可以构成一个自动控制 系统，并对其特性进行测量。所有的自动控制理论课实验都是在 这套装置上完成的。 实验???二阶系统阶跃响应 一、实验目的 ?????1、研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ 和无阻尼自然频 ωn 对系统动态性能的影响，定量分析ζ和ωn与最大超调量Mp和调节时间 ts 之间的关系。 ?????2、进一步学习实验仪器的使用方法。 ?????3、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。 二、实验原理及电路 典型二阶系统的闭环传递函数为 其中ζ和ωn对系统的动态品质有决定的影响。二阶系统模拟电路如图示，经计算得?? 电路的结构图为 系统闭环传递函数为式中??? T=RC,?? K=R2/R1????? ????比较 (1),(2)二式，可得 ???????ζ=1/T=1/RC ??????? ωn =K/2=R2/R1 ????????? (3) ????由 (3) 式可知，改变比值R2/R1，可以改变二阶系统的阻尼比。改变RC值可以改变无阻尼自然频率。 ????今取R1=200k，R2=0--500KΩ，(R2由电位器调节)，可得实验所需的阻尼比，电阻R取100KΩ 三、实验步骤 ? 1、了解实验仪器，熟悉实验仪器的使用方法。 ???2、取ωn=10 rad/s,即令R=100KΩ，C=1uf;分别取ζ=0,0.25,0.5,0.7,1,2,即取R1=100KΩ ? R2 (R2由电位器调节)分别等于0，50 KΩ，100 KΩ，140 KΩ，200 KΩ，400 KΩ。输入阶跃信号，测量系统阶跃响应，并记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应的动态曲线，并于理论值比较。 ???3、取ζ=0.5,即取R1=R2=100 KΩ;ωn=100rad/s,即取R=100 KΩ,C=0.1uf 注意：二个电容值同时改变，测量系统阶跃响应，并记录最大超调量σp和调节时间tn。 ???4、取R=100 KΩ;C=1uf,R1=100 KΩ,R2=50 KΩ,测量系统阶跃响应，记录响应曲线，特别要记录tp和σp的数值。 四、软件使用 ??? 1、打开实验课题菜单，选中实验课题。 ????2、在课题参数窗口中，填写相应AD，DA或其它参数。 ????3、选确认键执行实验操作，选取消键重新设置参数。 五、实验预习要求 ???1、通过理论分析分别求出实验步骤中对应的ζ和ωn值下，阶跃响应的最大超调量Mp和调节时间ts以备与实验时比较。 ???2、通过实验指导书，了解实验目的，要求，实验步骤和实验设备。 ? 六、实验报告 ???1、画出二阶系统的模拟电路图，并求参数ζ和ωn的表达式。 ???2、把不同ζ和ωn条件下测量的Mp和ts值列表，根据测量结果得出相应结论。 ???3、根据步骤3画出系统响应曲线，再由ts和Mp计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。 实验结果 参数 阶跃响应曲线 Building industry opens up new world of entrepreneurial struggle to build a three provinces of regional central cities--in the Communist x counties the six plenary session members and comrades: today, I was commissioned by the County party Committee Standing Committee, reports to the General Assembly.