自动控制原理实验报告——合肥工业大学.doc

实验一 典型环节的模拟研究一 、实验要求 了解和掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，观察和分析各典型环节的响应曲线。二、 实验原理(典型环节的方块图及传递函数)三实验内容及步骤在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行LCAACT程序，选择自动控制菜单下的典型环节的模拟研究实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模似电路如图1-1-1所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1=100K、200K来改变比例参数。 实验步骤： 注：S ST不能用“短路套”短接！（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的输入信号（Ui）。（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：（a）安置短路套（b）测孔联线（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。注：CH1选X1档，CH2置0 档。（4）运行、观察、记录：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变比例参数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1），重新观测结果,其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。当R1=200K的电路与相应曲线当R1=100K的电路与相应曲线2观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模似电路如图1-1-2所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C =1uf、2uf来改变时间常数。 实验步骤：注：S ST不能用“短路套”短接！ （1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）。（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：（a）安置短路套 （b）测孔联线（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。注：CH1选X1档，CH2置0 档。（4）运行、观察、记录：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果， 其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。下图为实验电路以及示波器显示的波形C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示：当C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示：3观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模似电路如图1-1-3所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。 实验步骤： （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性方波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）：a将函数发生器（B5）中的插针S ST用短路套短接。b将S1拨动开关置于最上档（阶跃信号）。c信号周期由拨动开关S2和“调频”旋钮调节，信号幅度由“调幅”旋钮调节，以信号幅值小，信号周期较长比较适宜（频率在0.3Hz左右，幅度在1V左右）。（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：（a）安置短路套 （b）测孔联线（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。注：CH1选X1档，CH2置0 档。（4）运行、观察、记录：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果， 其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。下图为实验电路以及示波器显示的波形实验4，用扫频法测量系统的对数幅频曲线和相频曲线幅频曲线相频曲线二、MATLAB语言与控制系统仿真实验任务：n 4-11n 绘制（a）（b）的根轨迹图n 绘制（a）（b）的单位阶跃响应图，分析比例-微分校正器的作用n 5-4n 绘制（1）（3）的奈氏图n 绘制（2）（4）的伯特图MATLAB 函数说明：n 根轨迹n rlocus( )n 格式1：rlocus(num，den)n num和den是系统开环传函GK(s)分子和分母多项式的系数。n 功能：绘制系统根轨迹。n 频率法n nyquist( )n 格式：nyquist(num，den)n num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。n 功能：绘制系统的乃氏曲线。n bode( )n 格式：bode(num，den)n num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。n 功能：绘制系统的bode图。4-11（A）实验程序：根轨迹图：rlocus( 5,5,1,0)4-11（B）rlocus( 4，5,5,5,5)5-4（1）奈氏图