北航自控原理实验报告.docx

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1、自动控制原理实验报告12231034姜峰一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试二、实验目的1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法三、实验内容1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间Ts2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比ξ的响应曲线，并测定超调量α%及过渡过程时间Ts四、实验原理及实验数据1.一阶系统①实验原理系统传递函数：由电路图可得，Ui(S)Ui(S)=R2R1R2CS+1=KTS+1取R2=R1则K

2、=1分别取T=0.25,0.5,1②实验数据图表T0.200.501.00R20.2MΩ0.5MΩ1MΩC1μF1μF1μFTS实测0.62531.58803.1090TS理论0.60001.50003.0000阶跃响应曲线图1.1图1.2图1.3图1.1图1.2图1.3③误差计算与分析误差计算当T=0.2时当T=0.5时当T=1.0时误差分析由于T决定响应参数，而在实验中R、C的取值上可能存在一定误差。另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基

3、本得到了预期结果。④实验结果说明由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。2.二阶系统①实验原理系统传递函数令ωn2=1rad/s二阶系统模拟线路②实验数据ζ0.250.501.00R42MΩ1MΩ0.5MΩC21μF1μF1μFσ%实测66.1%16.1%0.1%σ%理论44.4%16.3%0.0%TS实测23.72305.49054.7710TS理论14.00007.00003.5000阶跃响应曲线图2.1图2.2图2.3③实验曲线图2.1图2.2图2.3④误差计算及

4、分析误差计算当ξ=0.25时当ξ=0.50时当ξ=1.00时误差分析由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。⑤实验结果说明由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个

5、值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。