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自动控制原理实 验 指 导 书航海学院 邱伟光 编广东海洋大学二00六年十月实验一 一阶惯性和二阶系统运动规律的研究 一 实验目的 1熟悉模拟装置的组成及工作原理，学会用示波器测量参数。 2研究一阶惯性环节的运动规律。改变时间常数，观察在单位阶跃作用下的过渡过程的变化。 3研究二阶系统运动规律。 研究其重要参数对系统动态特性的影响，分析与超调量%、过渡过程时间ts的关系。 二 实验设备和仪器 1原理模拟学习机一台 2数字存储示波器一台 3万用表一个 三 实验原理及内容 1一阶惯性环节 系统方框图如下： 模拟线路图 图1 一阶惯性环节 实验内容： 按图1接线（注：接地电阻不需要接，仪器内部已接好，以后模拟图中均省略），在输入端加入单位阶跃信号（通过E点开关手动控制），输出端接示波器。 保持C = 1F不变，调节电阻R2 = 100K 、300K、 500K、1000K，分别观察时间常数T = 0.1S、0.3S、0.5S、1S时的输出波形，记录波形并测量K及T。 2二阶系统（振荡环节） 系统方框图如下： 模拟线路图为： 图2 二阶系统 实验内容： 按图2接线，在输入端加入单位阶跃信号，输出端接示波器，改变电阻R0及RW，使 = 0，0.2，0.5，0.7，1，观察记录波形并测量峰值MP，稳态值M，及调节时间tS，计算超调量%。 实验参考数据如下： 1）R0 = 200K， = 0 ( = 0 ) 2）R0 = 200K， = 0.2 ( = 0.2 ) 3）R0 = 200K， = 0.5 ( = 0.5 ) 4）R0 = 280K， = 0.5 ( = 0.7 ) 5）R0 = 400K， = 0.5 ( = 1 ) 其中是指RW的衰减系数。 四 实验报告要求 1实验线路及一切原始数据。 2数据的分析及与理论值比较。 3对实验现象进行分析讨论。 实验二 控制系统的品质及校正装置的作用 一 实验目的 1了解比例微分、比例积分、比例微积分校正在控制系统中的作用。 2研究校正前后控制系统的时域动态品质。 二 实验设备及仪器 1原理模拟机一台 2数字存储示波器一台 3万用表一个 三 实验原理及内容 1比例微分校正装置 系统方框图如下： 其中WJ（S）为校正装置 模拟线路图为： 不加校正的系统特征方程为 TS2+S+K=0 K=1001000 ，其中T = T3，为RW的衰减系数。 校正装置函数表达式 WJ（S）=0.05S +1 / 0.005S +1 实验内容： 按上图接线，取R3=500K，=0.5，输入端加阶跃信号，观察输出波形的过渡过程。 1）未加校正装置时，观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 2）加入比例微分校正装置后（模拟图上开关K闭合），观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 2比例积分校正装置 系统方框图如下： 其中WJ（S）为校正装置 模拟线路图为： 不加校正的系统特征方程为 T1T2T3S3+（T1T2+T1T3）S2+T1S+K2K3=0 其中T1=100K1uF =0.1S, T2=5K1uF =5ms, K2=(1M / 100K) , T3=R30.1uF K3=R3 /100K，其中为RW的衰减系数。 校正装置函数表达式 WJ（S）=S+1 / 10S+1 实验内容： 按上图接线，取R3=500K，=0.5，输入端加阶跃信号，观察输出波形的过渡过程。 1）未加校正装置时，观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 2）加入比例积分校正装置后（模拟图中K闭合），观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 3比例微积分校正装置 系统方框图如下： 其中WJ（S）为校正装置 模拟线路图为： 不加校正的系统特征方程为 T1T2T3S3+（T1T2+T1T3）S2+T1S+K2K3=0 其中T1= 100K1uF =0.1S, T2=50K1uF =50ms, K2=50kK/100K , T3=100K0.1 uF , K3=(1M /100K) ，其中为RW的衰减系数。 PID校正装置函数表达式 WJ（S）=（1.495S+1）(0.55S+1) / (11S+1)(0.055S+1) 实验内容： 按上图接线，取=0.5，输入端加阶跃信号，观察输出波形的过渡过程。 1）未加任何校正装置时，观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 2）单独加入比例微分校正装置后（模拟图中K1闭合），观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 3）单独加入比例积分校正装置后（模拟图中K2闭合），观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 4）加入比例微积分校正装置后（模拟图中K1、K2同时闭合），观察系统稳定性如何，记录波形及数据。 四 实验报告要求 1实验线路及波形数据。 2画出校正前后系统的波德图，分析其稳定性与品质，与实验结果比较。 3说明各校正装置的作用，画出各校正