自动控制原理实验报告.docxVIP

3.1 线性系统的时域分析3.1.1 典型环节的模拟研究一. 实验目的了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式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二．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，填入实验报告。1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。图3-1-1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。（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下：1信号输入（Ui）B5（OUT）→A5（H1）2示波器联接×1档A5（OUTB）→B3（CH1）3B5（OUT）→B3（CH2）（a）安置短路套 （b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4，S122B5‘S-ST’（3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V阶跃），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。实验数据纪录：R0R1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4V0.50.490 50K 200K1V43.9592)．观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-2所示。图3-1-2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。（2）构造模拟电路：按图3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下：1信号输入（Ui）B5（OUT）→A5（H1）2示波器联接×1档A5（OUTB）→B3（CH1）3B5（OUT）→B3（CH2）（a）安置短路套 （b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4，S6，S102B5‘S-ST’（3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+4V阶跃），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。实验数据记录：R0R1C输入Ui比例系数K惯性常数T计算值测量值计算值测量值200K200K1u4V11.0000.40.41050K1V22.0190.10.1003)．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3-1-3所示。图3-1-3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。（2）构造模拟电路：按图3-1-3安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套 （b）测孔联线1信号输入（Ui）B5（OUT）→A5（H1）2示波器联接×1档A5（OUTB）→B3（CH1）3B5（OUT）→B3（CH2）模块号跨接座号1A5S4，S102B5‘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，点击停止，移动虚拟示波器横游标到0V处，再移动另一根横游标到ΔV=1V（与输入相等）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，量得积分环节模拟电路时间常数Ti。实验数据记录：R0C输入Ui积分常数Ti计算值测量值200K1u1V0.20.230100K2u0.20.2303.1.2 二阶系统瞬态响应和稳定性一．实验目的1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。2.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn、阻尼比ξ对过渡过程的影响。3.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp、ts的计算。观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp值，并与理论计算值作比对。二．实验内容及步骤1．Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路见图3-1-7，观察阻尼比ξ对该系统的过渡过程的影响。改变A3单元中输入电阻R来调整系统的开环增益