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重 庆 邮 电 大 学 自 动 化 学 院 自动控制原理实验 单 位： 自动化学院 对应的模拟电路图 由图可知系统开环传函：， 系统闭环传函： 系统的特征参量：ωn＝?6.32,?ξ＝?0.158 系统的性能指标：Mp＝60％，tS＝4s，静态误差系数Kv＝20?(1/s) 2．期望校正后系统的性能指标? 要求采用串联校正的方法，使系统满足下述性能指标：? Mp≤25％，tS≤1s，静态误差系数Kv≥20?(1/s) 3．串联校正环节的理论推导 由公式得：ξ≥0.4，ωn≥10，设校正后的系统开环传函为： 由期望值得：，则K≥20。 校正后系统的闭环传函为： 取ξ＝0.5，则T?＝0.05s，ωn＝20满足ωn≥10，得校正后开环传函为： 因为原系统开环传函为：， 且采用串联校正，所以串联校正环节的传函为：加校正环节后的系统结构框图为： 对应的模拟电路图：见图1.3-4 实验步骤? 1.?将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500ms～12s”档，调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。? 2．测量原系统的性能指标。? (1)?按图1.3-2接线。将1中的方波信号加至输入端。? (2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。计算响应曲线的超调量MP和调节时间tS。? 3.?测量校正系统的性能指标。? (1)?按图1.3-4接线。将1中的方波信号加至输入端。? (2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。计算响应曲线的超调量MP和调节时间tS，是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线?(包括阻容值)。 实验现象分析：下面列出未校正和校正后系统的动态性能指标。 实验结果： 校正前： 校正后： 典型非线性环节 ? 本次实验以运算放大器为基本单元，在输入端和反馈网络中设置相应元件?(稳压管、二级管、电阻和电容)?组成各种典型非线性的模拟电路，来模拟实际系统中常见的继电、饱和、死区、间隙等典型的非线性特性，并对典型非线性特性进行详细的理论分析和实验研究，从而为非线性系统的研究打下良好的基础。 实验目的? 1．熟悉各典型非线性环节的理论分析。? 2．了解典型非线性环节的输入、输出在X_Y坐标上的曲线，并通过实验测量来和理论曲线进行对比分析。 实验设备? PC机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 实验原理及内容? 1．继电特性? R2的单位K?， 且R2?=?R1?(实际Δ还应考虑二极管的压降值)。 4．间隙特性? (1)?模拟电路图 (2)?将输入、输出电压在X_Y坐标上的实际测量曲线与理论响应曲线做一对比并予以分析。见图4.1-8 间隙特性如上图所示，图中空间特性的宽度Δ?(OA)为： 式中R2的单位为K??，且R1?=?R2。特性斜率为： 实验步骤? 1．准备：将信号源单元的“ST”插针和“＋5V”插针用“短路块”短接。?2．实验步骤? (1)?按图4.1-1接线，图中的?(a)?和?(b)?之间的虚线处用导线连接好?(a中的＋5V与Z、－5V与X之间分别用短路块短接)。? (2)?将“CH1”和“CH2”路表笔分别接至模拟电路中的输入端?(Ui)?和输出端?(Uo)，打开集成软件中的X_Y测量窗口，开始测量。? (3)?调节电位器，改变输入电压Ui，观测并记录Uo～?Ui图形，响应曲线可参照4.1.3节中介绍。? (4)?分别按图4.1-3，图4.1-5，图4.1-7接线，输入电压电路采用图4.1-1中的办法，重复上述步骤?(2)?～?(3)?观察并记录各典型非线性环节的输入电压和输出电压的对应关系。? (5)?注意：实验前应对电容进行放电操作，方法是先将此环节和其它环节及信号源断开，然后将电容两端分别短接即可。 实验结果： 1继电特性： 2饱和特性： 3死区特性： Ro=200欧；Rf=100欧 K=2 Ro=500欧；Rf=100欧 K=5 4间隙特性：