线控课设参考

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1、电气学科大类2011级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验二:自动控制理论基本实验)姓名彭忠学号U201111888专业班号电气1105同组者林峰学号U201111886专业班号电气1105指导教师邓春花日期2014年1月实验成绩评阅人实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究实验十二二阶系统的稳态性能研究设计性实验实验名称/内容实验分值评分实验十四线性控制系统的设计与校正实验十六控制系统极点的任意配置创新性实验实验名称/内容实验分值评分

2、教师评价意见总分目录实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究····················1实验十二二阶系统的稳态性能研究·························5实验十四线性控制系统的设计与校正························10实验十六控制系统极点的任意配置··························15心得与自我评价···········································21参考文献··························

3、·······················22实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究一、任务和目标1．掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法。2．通过实验和理论分析计算的比较，研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。二、总体方案设计典型二阶系统的方框图如图11-1：图11-1典型二阶振荡环节的方框图其闭环传递函数为：式中:ζ为系统的阻尼比，为系统的无阻尼自然频率。三、方案实现和具体设计1．在实验装置上搭建二阶系统的模拟电路（参考图11-2）。2．分别设置＝0，0＜＜1，＞1，观察并记录为正负方波信号时的输出波

4、形；分析此时相对应的各，加以定性的讨论。3．改变运放的电容，再重复以上实验内容。4．设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。二阶系统可用图11-2所示的模拟电路图来模拟：图11-2二阶系统模拟电路图-21-根据已经搭建的电路我们可以得到二阶系统的传递函数为:可以得到：我们可以发现当电阻的值为0欧时，阻尼比为0，增大的阻值可以使阻尼比增大。所以在增大的过程中我们可以观察的信号的无阻尼、欠阻尼、过阻尼状态，由此可以到信号的不同阶跃响应。改变电容的大小实际上是改变电路的无阻尼振荡

5、频率和电路的开环增益，增大则无阻尼振荡频率和电路的开环增益都减小。改变时间常数时间可以通过改变电路的电容大小和的大小来实现，电容增大，电阻减少都会是时间常数减小，反之亦然。改变增益可以通过改变和的电容大小来实现。电容越大，增益越小。四、实验设计与实验结果1、电容图11-3无阻尼图11-4欠阻尼-21-图11-5过阻尼2、改变电容图11-6无阻尼图11-7欠阻尼图11-8过阻尼-21-3、一阶线性环节设计图11-9一阶线性五、结果分析与讨论对于二阶系统，本实验所用的电路，R、C的数值对于系统的阻尼比没有影响，只

6、对自然振荡频率有影响，而闭环反馈系统的放大倍数对阻尼比是有影响的。两个不同电容构成的二阶系统的欠阻尼阶跃响应波形有些许差距，这和实验设备以及各个接线处的杂散电容以及电阻有关。在过阻尼系统中，由于响应时间有变化，考虑到时间轴的变化后，可以认为波形没有有区别。这个在实验中可以观察到，是比较符合理论分析的。对于无阻尼，，在自然振荡频率较低的时候，衰减并不十分严重，可以看出是等幅振荡过程，但是在自然振荡频率较高的时候，衰减十分严重。出现阻尼振荡的原因：事实上，在实际情况中，理想的无阻尼情况是不存在的，也就是说，在实验

7、过程中，由于反馈电容是不可能完全没有电阻效应，所设计开环系统也就达不到完整的积分，只能是近似为积分，因此出现了衰减。-21-实验十二二阶系统的稳态性能研究一、任务和目标1．进一步通过实验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系：2．了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。3．研究减小直至消除稳态误差的措施。二、总体方案设计典型的二阶系统如图12-1示图12-1典型二阶系统的方框图假设前向通道为，那么，可以得到这个系统的稳态误差为，其时域的误差，由终值定理可以得到：，由此可见，当传递函数相同的时候，对于不同

8、的输入信号，也会出现不同的稳态误差。三、方案实现和具体设计设二阶系统的方框图如图12-2。图12-2二阶系统方框图二阶系统的电路图如图12-3。-21-图12-3模拟电路图（R=10k,C1=C2=0.047uF）1．进一步熟悉和掌握用模拟电路实现线性控制系统方框图以研究系统性能的方法，在实验装置上搭建模拟电路；2．观测0型二阶系统的单位阶跃响应，并测出稳态误差。3．观测Ⅰ型二阶系统的单位阶跃响应，