华科电气自控实验报告

《华科电气自控实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验三:自动控制理论基本实验)姓名学号专业班号同组者学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人44实验评分表基本实验实验编号名称/内容实验分值评分实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究10实验十二二阶系统的稳态性能研究10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20实验十六控制系统状态反馈控制器设计20创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分44目录实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究………………4实验十二二阶系统的稳态性能研究…………………10实验十四线性控制系统的设计与校正…………………21实验十六系统状

2、态反馈控制器设计……………………32实验心得体会……………………………………42参考文献…………………………………………………4344实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究实验原理图11-1典型二阶振荡环节的方框图典型二阶系统的方框图如图11-1：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。常见的二阶系统有各种各样的物理系统，如简单的直流电机速度控制系统、温度控制等。许多高阶系统也可以按照主导极点简化成二阶系统。任何二阶系统都可以化为上述的标准形式。对于不同的系统，ζ和所包含的内容也是不同的。调节系统的开环增益K，或时间常数T可使系统的阻尼比分别为：0<ζ<1，

3、ζ＝1和ζ>1三种。实验中能观测对应于这三种情况下的系统阶跃响应曲线是完全不同的。二阶系统可用图11-2所示的模拟电路图来模拟：（c=0.68uF）实验目的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。44实验内容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ξ＝0；0＜ξ＜1；ξ＞1，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)；分析此时相对应的各σp、ｔs，加以定性的讨论。3．改变运放A1的电容C，再重复以上实验内容。实验设备1．电子模拟装置1套。2．数字或模拟示波器1台。实验

4、步骤由实际实验电路图及内部参数得出：R=10kΩ，，1、在实验装置上搭建二阶系统的模拟电路，其原理图如图11-2所示，接通工作电源；2、输入方波做阶跃信号，设置R2+R=0，ξ＝0，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)；3、设置R2=20kΩ，C1=C2，ξ=1.414＞1，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)；4、设置R2=4.7kΩ，C1=C2，0＜ξ=0.332＜1，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)；5、改变运放A1的电容C1，再重复以上实验内容。实验波形注：以下波形中黄色波形为输出的波形，蓝色波形为输入的波形1、R=10k

5、Ω，C1=C2=0.47uF时：44图11-3R2=0，ξ＝0，无阻尼时的输出波形图图11-4R2=4.7kΩ，0<ξ<1，ξ=0.714，欠阻尼时的输出波形图图11-5R2=20kΩ，ξ＞1，ξ＝1.414，过阻尼时的输出波形图2、R=10kΩ，C1=1uF，C2=0.47uF时：图11-6R2=0，ξ＝0，无阻尼时的输出波形图44图11-7R2=4.7kΩ，0<ξ<1，ξ=0.714，欠阻尼时的输出波形图图11-8R2=20kΩ，ξ＞1，ξ＝1.414，过阻尼时的输出波形图实验分析1.对照图11-1和图11-2，写出图11-2的传递函数：由实际实验电路图及内部参数得出：R=10

6、kΩ，，大小与图11-2中实际电路的A4反馈电阻、两个积分环节的电容有关系。2．根据测得的二阶系统单位阶跃响应曲线可以看出，开环增益越大超调量越大，震荡频率越大，调节时间越长；时间常数T越大，R不变，越小，系统超调量越大，调节时间越长。实验结论：在该实验中，验证了开环增益K或时间常数T越大，系统超调量越大，调节时间越长的结论。44思考题1．根据实验模拟电路图绘出对应的方框图。消除内环将系统变为一个单位负反馈的典型结构图。此时能知道系统中的阻尼比ξ体现在哪一部分吗？如何改变ξ的数值？答：系统中的阻尼比ξ体现在A4运放的反馈电阻。要改变ξ的数值，就改变A4运放的反馈电阻。2．当线路中的

7、A4运放的反馈电阻分别为8.2k，20k，28k，40k，50k，102k，120k，180k，220k时，计算系统的阻尼比ξ＝？答：反馈电阻为R+R2，R=10kΩ，为上述各值时，得出ξ＝0.58，1.41，1.98，2.83，3.54，7.21，8.49，12.72，15.56。3．用实验线路如何实现ξ＝0？当把A4运放所形成的内环打开时，系统主通道由二个积分环节和一个比例系数为1的放大器串联而成，主反馈仍为1，此时的ξ＝？答：把A4运放所形成的内环打开可以实现ξ