自控实验报告-.doc

电气工程学院 《自动控制理论》 实验报告 实验成绩评定表 姓 名 学 号 实验名称： 实验验收或提问记录： 成绩评定依据： 实验预习报告及方案设计情况（30％）： 实验考勤情况（15％）： 实验操作情况（30％）： 实验总结报告与答辩情况（25％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年 月 日  实验一 典型线性环节的研究实验报告 一、实验目的 ① 学习典型线性环节的模拟方法； ② 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。 实验预习 常用典型模拟运算电路： 1. 比例 图1-12 比例环节 传递函数如下： ，则 2. 求和 图1-13 求和环节 传递函数如下： 3. 积分 图1-14 积分环节 传递函数如下： ， 其中 4. 图1-15 惯性环节 传递函数如下： ， 其中 5. 比例积分 图1-16 比例积分 传递函数如下： ， 其中 6. 图1-17 比例－积分环节1 传递函数如下： ，其中 三、实验仪器与设备 计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI软件、万用表。 四、实验内容 比例环节 -18 比例环节阶跃响应 图中，，分别求取；；时的阶跃响应。 ② 积分环节 -19 积分环节阶跃响应 图中，分别求；；时的阶跃响应曲线。 ③ 比例积分环节 图1-20 比例积分环节阶跃响应 图中，，分别求取；；时的阶跃响应曲线。 ④ 比例微分环节 图1-21 比例微分环节阶跃响应 图中，，其中。分别求取；；时的阶跃响应曲线。 ⑤ 比例微分积分环节 图1-22 比例微分积分环节阶跃响应 图中，，，，，求取，，时的阶跃响应曲线。 ⑥ 一阶惯性环节 图1-23 一阶惯性环节阶跃响应 图中，，，分别求取，，时的阶跃响应曲线。 五、实验步骤 按照从比例环节到一阶惯性环节的顺序，依次执行下列步骤： 1、在关闭模拟实验箱的情况下连接电路； 2、检查电路，确认无误后打开试验箱电源，打开输入阶跃信号开关，启动CAE-PCI软件，观察波形； 3、截图，按下放电按钮释放电容中存储的电能，直至波形为数值为零的直线。 六、实验数据图像 比例环节 K=0.5 K=1 K=2 2、积分环节 Ti=1s Ti=4.7s Ti=10s 3、比例积分环节 Kp=1 Ti=4.7s Kp=1 Ti=10s Kp=0.5 Ti=4.7s 4、比例微分环节 Kp=2 Td=0.015s Kp=1 Td=0.015s Kp=1 Td=0.0705s 5、比例微分积分环节 Kp=1 一阶惯性环节 K=1 T=0.01s K=1 T=0.047s K=2 T=0.047s 思考题 1、 设计一个能满足e1+e2+e3=e运算关系的实用加法器。 答：如左图示，令R1=R2=R3=R4=R5=R，则满足e1+e2+e3=e。 一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节？在什么条件下可视为比例环节？ 答：一阶惯性环节，低频是近似比例环节，高频时近似积分环节。主要看时间常数，时间常数越大，近似积分环节，反之近似比例环节。 3、如何设置必要的约束条件,使比例微分环节、比例积分微分环节的参数计算工作得以简化? 答：选择约束条件为：电阻选兆欧级，电容选微法级。 实验二 二阶系统的阶跃响应和线性系统的稳定性研究实验报告 一、实验目的 ① 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法； ② 研究二阶系统的两个重要参数对阶跃瞬态响应指标的影响； ③ 研究线性系统的开环比例系数K对稳定性的影响； ④ 研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。 二、实验仪器与设备 计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI软件、万用表。 三、实验内容 典型二阶系统方块图和实现电路如图1-24所示。 图1-24 二阶系统 闭环传递函数如下： ， （T是时间常数）。 各运算放大器运算功能： OP1，积分，； OP2，积分，； OP9，反相，（-1）； OP6，反相比例，。 可以得到： 四、实验步骤 ① 调整，使，，取，，使