自控實验报告第一次.docVIP

实验一 典型环节仿真研究 实验目的： 通过实验熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线曲线，传递函数及其特性。 研究分析参数变化对典型环节动态特性的影响。 实验内容： 应用MATLAB仿真软件，实现对各种典型环节阶跃信号的输入，用仿真示波器观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线。 修改各典型环节的参数，观测参数变化对典型环节阶跃响应的影响,测试并记录响应的数据。 三．实验原理： 1．比例环节的传递函数、方块图，其方块图如下： ? ? ? ? ? 2．积分环节的传递函数、方块图 　　　其方块图如下： ? ? 3．比例积分环节的传递函数，　其方块图如下： 4．比例微分环节的传递函数、方块图　　 其方块图如下所示： ５．比例积分微分环节的传递函数、方块图 其方块图如下： ? ? ６．惯性环节的传递函数、方块图 ，其方块图如下所示： 四．实验内容及结果如下： 一 比例环节 1, 已知原信号为t=1时触发，且幅值大小为2 k=-0.5时，matlab仿真结果如下： 实验结果如下： k=-1时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： K=-1.5时，MATLAB仿真结果如下： K=-1.5，实验结果如下： 二 积分环节 K=-1/Ts,T=R*C T=1s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： T=4.7s,MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： 、 T=10s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： 三 比例积分环节 K=Rf/Ri;Ti=Rf*Cf;传递函数=-K{1+1/Ti*s} K=1,T=4.7s,MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： K=1，T=10s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： K=0.5，T=4.7s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下： 四，比例微分环节 传递函数=-Kp{Td*s+1}/(Tf*s+1) 。（其中，因为实验器材所限，部分参数在实验时有些改动，因而图像会有差异） K=2 Ti=0.015s Tf=0.01s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：此时，C=0.1uf Kp=1 Td= 0.015 s Tf=0.01s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：此时C=0.1uf Kp=1,Td= 0.0705s,Tf= 0.047s时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：此时，C=0.47uf 五，比例微分积分环节 传递函数=-Kp{(1+1/Ti*s+Td*s)/(1+Tf*s)}， 其中，Ｋｐ＝（Ｒｆ＋Ｒ１）／Ｒｉ＋｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒｉ｝＊Ｃ／Ｃｆ； Ｔｉ＝（Ｒｆ＋Ｒｉ）＊Ｃｆ＋（Ｒ１＋Ｒ２）＊Ｃ；Ｔｆ＝Ｒ２＊Ｃ 实验结果如下，其中，Ｃ＝０.４７，Ｃｆ＝０．１，Ｒｉ＝４Ｍ 六，一阶惯性环节 传递函数=-Ｋ／（Ｔ＊ｓ＋１），Ｋ＝Ｒｆ／Ｒｉ，Ｔ＝Ｒｆ＊Ｃｆ ｋ＝１，Ｔ＝０．０１时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：此时，Ri=Rf=1M,Cf=0.1u，即Ｔ＝０.１ｓ ｋ＝１，Ｔ＝０．０４７ｓ时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：此时，Ri=Rf=1M,Cf=0.47uｆ，Ｔ＝０.４７ｓ ｋ＝2，Ｔ＝０．０４７时，MATLAB仿真结果如下： 实验结果如下：其中Ri=510k Rf=1M,Cf=0.47uｆ，即Ｔ＝０．４７ｓ 五．思考题： 1、比例环节为什么要用运放构造而不是采用电阻分压？ 答：运放在这里是用来做比较器的，而不是单纯的分压作用，所以从实验原理上来说，就应该用运放。 2、造成模拟积分微分模型与理想情况有差别的原因。 答：构成微分积分电路的各种元器件参数与实际值有一定的偏差，且电容的充放电时间以及电压大小也会有不同的变化，因而与理想值有差别。 3，本次实验的收获 A 学会了运用MATLAB这个软件，可以比较熟练的仿真各种一阶二阶电路； B 可以运用CAE-PCI计算机辅助实验系统进行数据测量; C 更加熟悉和掌握了典型一阶线性环节的模拟方法，也明白和了解了阻容阐述对典型线性环节阶跃响应的影响。 D 对于实验过程中遇到的问题，可以很好的找到问题所在之处，并解决问题。