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《自动控制原理实验报告-线性系统的时域分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析实验日期：2017.9.29，2017.11.14小组成员：38目录一、典型环节的模拟研究31.实验目的32.实验原理及说明33.实验内容及实验结果33.1观察比例环节的阶跃响应曲线43.2观察惯性环节的阶跃响应曲线73.3观察积分环节的阶跃响应曲线103.4观察比例环节的阶跃响应曲线133.5观察比例微分环节的阶跃响应曲线163.6观察PID（比例积分微分）环节的阶跃响应曲线174.结果分析20二、二阶系统瞬态响应和稳定性211.实验目的212.实验原理及说明
2、213.实验内容及实验结果234.结果分析293838一、典型环节的模拟研究1.实验目的①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。②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。2.实验原理及说明①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。②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
3、的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。③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。④典型环节的结构图及传递函数方框图传递函数比例（P）积分（I）比例积分（PI）38比例微分（PD）惯性环节（T）比例积分微分（PID）3.实验内容与实验结果3.1观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如下图所示。传递函数：单位阶跃响应：1)实验步骤（1）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线38模块号跨接座号1A5S4，S81信号输入（Ui）B2（DAOUT）→
4、A5（H1）2运放级联A5（OUT）→A9（H）3示波器联接A5（H1）→B3（CH1）4A9（OUT）→B3（CH2）（2）将A/D-D/A转换（B2）DAOUT（矩形波）作为系统输入信号Ui,运行SACT程序，选择线性系统时域分析项，点击启动实验项目弹出实验界面后，在“波形控制区”设置矩形波参数，设置矩形波“幅度”为4V，“正脉宽”为1秒。（3）运行、观察、记录：通道控制区，X选择0.16秒/格。点击开始，等待完整波形出来后，点击停止，移动虚拟示波器横游标到Ui处，再移动另一根横游标到Uo处。（4）改变实
5、验环节参数，记录观测图像与观测结果。2)实验结果实验图像如图所示：38R0=200K,R1=100K，Ui=4V时的比例环节阶跃响应曲线R0=200K,R1=200K，Ui=4V时的比例环节阶跃响应曲线38R0=50K,R1=100K，Ui=2V时的比例环节阶跃响应曲线R0=50K,R1=200K，Ui=1V时的比例环节阶跃响应曲线实验数据记录如下表所示：R0R1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4V0.50.489200K1150K100K2V21.944200K1V43.986383.2观察惯
6、性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如下图所示。传递函数：单位阶跃响应：1)实验步骤（1）构造模拟电路：按照上图安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4，S9，S111信号输入（Ui）B2(DAOUT)→A5（H1）2运放级联A5（OUT）→A9（H）3示波器联接A5（H1）→B3（CH1）4A9（OUT）→B3（CH2）（2）将A/D-D/A转换（B2）DAOUT（矩形波）作为系统输入信号Ui。（连续的正输出的阶跃信号)，运行SACT程序，选择线性系统时域分析
7、项，点击启动实验项目弹出实验界面后，在“波形控制区”设置矩形波参数，设置矩形波“幅度”为4V，“正脉宽”为1秒。（3）运行、观察、记录：通道控制区，X选择0.16秒/格。（4）点击开始，等待完整波形出来后，点击停止，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。382)实验结果实验图像如图所示：R0=200K,R1=200K,C=1u,Ui=4V时的惯性环节阶跃响应曲线R0=200K,R1=200K
8、,C=2u,Ui=4V时的惯性环节阶跃响应曲线38R0=50K,R1=100K,C=1u,Ui=2V时的惯性环节阶跃响应曲线R0=50K,R1=200K,C=1u,Ui=1V时的惯性环节阶跃响应曲线实验数据记录如下表所示：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200K200K1u4V10.9810.20.2272u10.8910.40.37850K100K1u2V22.019
