自动控制原理实验报告.docxVIP

自控实验报告 目录 实验一 典型环节及其阶跃响应 1 一、实验目的 1 二、实验仪器 1 三、实验原理 1 四、实验内容 1 五、实验步骤 2 六、实验结果 3 七、实验分析 6 实验二 二阶系统阶跃响应 7 一、实验目的 7 二、实验仪器 7 三、实验原理 7 四、实验内容 8 五、实验步骤 9 六、实验结果及分析 9 实验三 连续系统串联校正 15 一、实验目的 15 二、实验仪器 15 三、实验内容 15 四、 实验步骤 17 五、 实验结果 17 第 第 PAGE 10页 实验一 典型环节及其阶跃响应 一、实验目的 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。 二、实验仪器 EL-AT-III 型自动控制系统实验箱一台 计算机一台 三、实验原理 1．模拟实验的基本原理： 控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。 四、实验内容 构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应： 比例环节的模拟电路及其传递函数。 G( G(s) R R 2 惯性环节的模拟电路及其传递函数。 G( G(s) ? ? K Ts ?1 R (K ? ,T ? R C) R 2 2 G( G(s) ? 1 Ts (T ? RC ) 微分环节的模拟电路及传递函数。 G( G(s) ? ?RCs G( G(s) ? ? K Ts ?1 R (K ? ,T ? R C) R 2 1 五、实验步骤 启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 比例环节： 连接被测量典型环节的模拟电路(图 1-1)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入。检查无误后接通电源。 在实验项目的下拉列表中选择实验一[一、典型环节及其阶跃响应] 。 5.鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置 5.鼠标单击 按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置 记录波形及数据（由实验报告确定）。 惯性环节： 连接被测量典型环节的模拟电路(图 1-2)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入。检查无误后接通电源。 实验步骤同 4～7 积分环节： 连接被测量典型环节的模拟电路(图 1-3)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的DA1 输出，电路的输出U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入，将积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 实验步骤同 4～7 微分环节： 连接被测量典型环节的模拟电路(图 1-4)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入。检查无误后接通电源。13.实验步骤同 4～7 比例+微分环节: 连接被测量典型环节的模拟电路(图 1-6)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的DA1 输出，电路的输出U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入，将积分电容连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 实验步骤同 4～7 测量系统的阶跃响应曲线，并记入上表。 六、实验结果 记录比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、比例微分环节的响应曲线。 图 1-1 比例环节响应曲线 图 1-2 惯性环节响应曲线 曲线经过点（160，-1000） 图 1-3 积分环节响应曲线 曲线过点（0，-1600）和（360，-5000） 图 1-4 微分环节响应曲线 图 1-5 比例+微分环节响应曲线 七、实验分析 计算惯性环节与积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。 惯性环节：  R / R由模拟电路得： G(s) ? ? K ? ? 2 1 ? ? 2 R / R Ts ? 1 R 2 Cs ? 1 0.2s ? 1 设y(t) ? a(1? e?bt ) 当t ? ?, y(t) ? ?2,得a=-2 由阶跃曲线得： 代入点(0.16,-1),得b ? 4.33 ? y(t) ? ?2(1? e?4.33t ),Y (s) ? ? 2则G (s) ? ? 2 0.23s ?1