西华大学[机电控制工程基础]实验指导书（知识点复习考点归纳总结参考） .doc

电大考试电大小抄电大复习资料目 录 实验预习 2实验一（实验代码1）典型系统瞬态响应和稳定性 4实验三（实验代码3）系统校正 8主要参考文献 11实 验 预 习 一、 系统软件操作说明1、进入系统本课程采用tdn-ac/acs实验系统。开启pc微机及实验平台的电源开关，随即进入acs子目录，键入acs并回车，屏幕显示如下：图1 集成操作软件引导界面根据你所使用的通讯端口选择键入1或2，便可进入acs系统集成软件环境。2、示波器界面及操作界面如下图2所示。分为功能键提示栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏四个部分。功能键提示栏显示功能键提示，当前可用的功能键用黑色显示。不可用的用灰色显示。数据显示窗口显示两路信号当前的电压值。ch1显示第一路，ch2显示第二路。第一路的电压值及波形用黄色显示，第二路用绿色显示。显示数据乘以0.1即为实际电压值，单位伏特。波形显示窗口显示波形曲线。命令/提示栏接受用户的命令并显示提示信息。图2 示波器功能界面f1_run: 运行。进入示波器功能后，先要运行程序然后观测波形。此时可将示波器探头接在想要检测的地方，按f1键，观测该处的波形。f2_stop: 终止程序运行。当程序运行后，可用“f2”终止程序运行。注意：终止程序后波形不会保留。如果需要保留屏幕上的波形，可用“f3_pause”。f3_pause: 暂停。在波形显示时可用“f3”保留屏幕上的波形，此时命令/提示栏显示“pause”，用“”键和“”键可移动游标测量波形数据（游标显示为一条白线）。ch1及ch2数据显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形窗口左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左边的时间值，单位为毫秒。如果希望继续显示波形，可用“f4_continue”功能键。注意：暂停时程序任在运行。f4_continue: 继续显示波形。当处于暂停状态时可用“f4”键继续波形的显示。f5_scale+: 可将波形横向拉开。f6_scale_: 可将波形横向压缩。f8_return: 返回，退出示波器功能。注意：程序运行或暂停时都不可用“f8”键返回。只有按下“f2_stop”后，即没有程序运行时才可返回。二、 系统实验平台说明1、实验中有关注意事项（1）使运放处于工作状态。将信号源单元（u1 sg）的st端（插针）与5v端（插针）用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3dj6）夹断，这时运放处于工作状态。（2）阶跃信号的产生。电路可采用图3所示电路，它由“单脉冲单元”（u13 sp）及“电位器单元” （u14 p）组成。在（u13 sp）单元中，将h1与+5v插针用“短路块”短接，h2插针用排线接至（u14 p）单元的x插针；在（u14 p）单元中，将z插针和gnd插针用“短路块”短接，最后由插座的y端输出信号。图3 阶跃信号的产生（3）对于搭接被控对象时，输入和反馈回路中的电阻应尽可能利用实验板上的电位器来实现。（4）实验用的导线，导线头不应拔得太长，以防线线短路。实验一 典型系统的瞬态响应（必做）和稳定性（了解）一、 实验目的和任务 1、 通过模拟实验，定性和定量地分析二阶系统的两个参数t和对二阶系统动态性能的影响。2、 通过模拟实验，定性和定量地分析系统开环增益k对系统稳定性的影响。3、 观测系统处于稳定、临界稳定和不稳定情况下的输出响应的差别。二、 实验内容1、 观察二阶系统的阶跃响应，分析二阶系统的两个参数t和对二阶系统动态性能的影响。2、 观察三阶系统的阶跃响应，分析系统开环增益k对系统稳定性的影响。三、 实验仪器、设备及材料 tdn-ac/acs教学实验系统、导线四、 实验原理1、典型二阶系统的方块图及传函图1-1图是典型二阶系统原理方块图，其中分别为10、5、2.5、1。r(s)e(s)-c(s)+图11开环传函：，其中开环增益闭环传函：，其中2、 模拟电路图：见图12图123、 典型三阶系统典型三阶系统的方块图见图1-3所示：r(s)e(s)-c(s)图1-3开环传递函数为：,其中 (开环增益)4、 模拟电路图：见图1-4所示：图1-4开环传函为 其中k = 510/r系统的特征方程为由routh判据，得五、 主要技术重点、难点1、用示波器观察系统阶跃响应c(t)时，超调量p，峰值时间tp和调节时间ts的测量。2、从系统阶跃响应c(t)波形分析系统稳定性六、实验步骤准备：将信号源单元（u1 sg）的插针和5v插针用“短路块”短接。1、 按图12接线，。2、 用示波器观察系统阶跃响应c(t)，测量并记录超调量p，峰值时间tp和调节时间ts，把结果记录在表11中。3、 分别按改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应c(t)，测量并记录性能指标p、tp 、ts，绘制出阶跃响应曲线。并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。4、 按图22接线，。5、 观察系统的阶跃响应，并记录波形。6、 减小开环增益（）,观察系统的阶跃响应，记录波形。7、 将记录的波形绘制在表12中，并作出稳定性判定。七、 实验报告要求参数项目rkkl/snl/sc(tp)c()ptpts阶跃响应曲线计算值测量值计算值测量值计算值测量值01100表11 r(k)k输出波形稳定性3042.6100表12八、 实验注意事项1、 作实验前要预习。2、 实验内容较多，作实验时注意抓紧时间。九、 思考题 1、 在实验线路中如何确保系统实现负反馈？如果反馈回路中有偶数个运算放大器，则构成什么反馈？2、 有那些措施能增加系统的稳定度？它们对系统的性能有什么影响？实验二 系统校正一、 实验目的和任务 1、 学会分析校正装置对系统稳定性和暂态指标的影响。2、 学会设计串联校正装置二、 实验内容观察一个二阶系统校正前后的阶跃响应曲线，分析超调量p和调节时间ts的变化情况。三、 实验仪器、设备及材料tdn-ac/acs教学实验系统、导线四、 实验原理1、 原系统的原理方块图：见图31r(s)e(s)-c(s)+图31由闭环传函要求设计串联校正装置，使系统满足性能指标：。由理论推导得，校正网络得传递函数为：所以校正后的方块图如图32所示：r(s)e(s)-c(s)+图3-22、 原系统及校正后的模拟电路图，见图3-3及图3-4图3-3图3-4五、 主要技术重点、难点 分析校正装置对系统稳定性和暂态指标的影响。 六、 实验步骤1、 测量未校正系统的性能指标。（1）按图3-3接线。（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量p和调节时间ts，将曲线及参数记录下来。2、 测量校正系统的性能指标。（1）按图3-4接线。（2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量p和调节时间ts，看是否达到期望值，若未达到