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《南理工 机械院 控制工程基础实验报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验1模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验实验根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器,以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃吋间响应。二.实验内容研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。三.实验结果及理论分析1•一阶系统阶跃响应b.电容值2・2uF,阶跃响应波形:探头c.电容值4・4uF,阶跃响应波形:1•—阶系统阶跃响应数据表电容值(uF)稳态终值氏心)(V)时间常数T(s)理论值实际值理论值实际值1.02.872.900.510.502.22.872.
2、901.021.074.42.872.902.242.06元器件实测参数Ur=-2.87VRo=505kQRi=500kQR2=496kQ其中T=R’C误差原因分析：%1电阻值及电容值测量有误差；%1干电池电压测量有误差；%1在示波器上读数吋产牛误差；%1元器件引脚或者而包板老化，导致电阻变大；%1电池内阻的影响输入电阻大小。%1在C=4.4uF的实验屮，受硬件限制，读数误差较大。1•二阶系统阶跃响应a.阻尼比为0.1,阶跃响应波形:b.阻尼比为0.5,阶跃响应波形:MPos:1340J耦台带宽限制Q
3、plOMHz堆CH11XVolWec.阻尼比为0.7,阶跃响应波形:15-NOV-1510:13<10Hzd.阻尼比为1・0,阶跃响应波形:伏/格反相-4."CH1耦台带宽限制BoMHz1•二阶系统阶跃响应数据表四.答问题Rw(Q)峰值时间tp(s)Uo(tp)(V)调整时间ts(s)稳态终值Us(V)超调(%)Mp爲荡次数N0.1454k0.34.82.82.9562.760.552.9k0.43.30.52.9511.910.724.6k0.43.00.32.922.711.02.97k1.02.
4、981.02.98001•为什么要在二阶模拟系统中设置开关K1和K2,而且必须同时动作？答：K1的作用是用來产牛阶跃信号，撤除输入信后，K2则是构成了C2的放电回路。当K1一旦闭合(有阶跃信号输入)，为使C2不被短路所以K2必须断开,否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后，此吋要让C2尽快放电防止烧坏电路，所以K2要立即闭合。2.为什么要在二阶模拟系统中设置F3运算放大器？答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。实验2模拟控制系统的校正实
5、验%1.实验目的了解校止在控制系统屮的作用。%1.实验内容设计一个串联校正装置来改善系统性能，使其满足指定的指标要求。%1.实验结果及理论分析1•系统校正前输出波形:2•校正前二阶系统数据表峰值时间tp(s)Uo(tp)(V)调整时间ts(s)稳态终值Us(V)超调(%)Mp震荡次数N测量数值0.64.43.62.950.74元器件参数Rl=98.2kQR2=98.7kQR3=98.5kQ,R4=97.8kQ,R5=98.8kQR6=506kQzR7=100kQzR8=234kQ,R9=98.8kQC
6、l=1.08uF,C2=1.10uF,C3=1.2.87uF理论数值0.54.63.52.96041•系统校正后输出波形:2•校正后二阶系统数据表峰值时间tp(s)U0(tp)(V)调整时间ts(s)稳态终值Us(V)超调(%)Mp震荡次数N测量数值0.23.10.32.926.21系统校止后，达到稳态的吋间大大缩短，而且振荡过程屮超调量也变得很小,总Z,系统校正后稳定性大大提高。四.答问题1•校正前系统的输出为何与输入反相？答：因为校正前输入信号经过了三个放大器，而且每次都是从放大器负引脚输入，所以
7、每经过一次信号反相一次，三次之后输出信号正好与输入信号反相。或者说，系统的传递函数屮还有一个“一”。2.校正后的系统电模拟线路原理图中F5的作用是什么？答：反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端，作为负反馈。实验3模拟一阶系统频率特性测试实验%1.实验目的学习频率特性的测试方法，根据所测量的数据，绘制一阶惯性环节的开环Bode图，并求取系统的开环传递函数二、实验内容利用频域法的理论，有一阶系统的开环频率特性分析其闭环系统的特性。%1.实验结果及理论分析1•频率特性数据
8、记录表设计频率值(Hz)20405060708090100110120150实测频率值(Hz)20.2840.8849.9559.8170.9279.6290.09100.2110.6120.2150.4输入峰•峰值(V)1.881.961.962.002.002.002.002.002.002.002.00周期T49.3624.5020.1016.7614.1212.5611.0810.029.608.306.65输出峰•峰值(V)6.163.643.
