自动控制原理实验报告

1 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 课程名称 自动控制原理 成绩评定 实验项目名称 典型环节的电路模拟 指导教师 实验项目编号 0806105701 实验项目类型 设计 实验地点 学生姓名 学号 学院 电气信息学院 专业 自动化 实验时间 2014 年 3 月 24 日 下午 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉 THBDC 1 型 控制理论 计算机控制技术实验平台及 THBDC 1 软件的使用 2 熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟 3 测量各典型环节的阶跃响应曲线 并了解参数变化对其动态特性的影响 4 观测二阶系统的阻尼比分别在 0 1 三种情况下的单位阶跃响应曲线 二 实验环境二 实验环境 1 THBDC 1 型 控制理论 计算机控制技术实验平台 2 PC 机一台 含 THBDC 1 软件 USB 数据采集卡 37 针通信线 1 根 16 芯数据排 线 USB 接口线 三 实验报告要求三 实验报告要求 1 画出各典型环节的实验电路图 并注明参数 2 写出各典型环节的传递函数 3 根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线 分析参数变化对动态特性的影响 4 画出二阶系统线性定常系统的实验电路 并写出闭环传递函数 表明电路中的各参数 5 根据测得系统的单位阶跃响应曲线 分析开环增益 K 和时间常数 T 对系统的动态性能 的影响 四 实验内容 1 比例环节 根据比例环节的方框图 设计并组建相应的模拟电路 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 2 图中后一个单元为反相器 R0 200K 传递函数 G s Uo s Ui s K 当比例系数 K 1 时 电路中的参数取 R1 100K R2 100K 实验结果如下图 当比例系数 K 2 时 因为 K R2 R1 所以 R2 200K R1 100K 结果 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 3 如下 比例系数 K 4 时 R2 200K R1 51K 结果如下 结果分析 随着 K 的增加 系统的终值是输入信号的 K 倍 2 积分环节 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 4 根据积分环节的方框图 如下 设计并组建模拟电路 图中后一个单元为反相器 R0 200K G s Uo s Ui s 1 Ts 当积分时间常数 T 1S 时 R 100K C 10uF 实验结果如下 当 T 0 1 时 因为 T RC 所以 R 100K C 1uF 结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 5 当 T 0 5 时 R 51K C 10uF 结果如图 3 比例积分环节 根据比例积分环节的方框图设计并组建模拟电路 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 6 图中后一个单元为反相器 R0 200K G s K 1 1 Ts 比例系数 K 1 积分时间常数 T 1S 时 其中 R1 100K R2 100K C 10uF 实验结果如下 当比例系数 K 1 积分时间常数 T 0 1S 时 R1 R2 不变 C 1uF 实 验结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 7 4 比例微分环节 根据比例微分环节的图设计并组建模拟电路 图中后一个单元为反相器 R0 200K G s K 1 ts 当比例系数 K 1 微分时间常数 T 0 1 时 R1 100K R2 100K C 1uF 实验结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 8 当比例系数 K 1 微分时间常数 T 1S 时 R1 R2 不变 C 10uF 实 验结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 9 5 比例积分微分环节 根据比例积分微分环节方框图设计并组建模拟电路 图中后一个单元为反相器 R0 200K G s K 1 ts 1 Ts 当比例系数 K 2 积分时间常数 Ti 0 1S 微分时间常数 Td 0 1S 时 其中 R1 100K R2 100K C1 1uF C2 1uF 实验结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 10 当比例系数 K 1 1 时 积分时间常数 Ti 1S 微分时间常数 Td 0 1S 时 因为 K R1C1 R2C2 R1C2 Ti R1C2 Td R2C1 所以 R1 R2 100K C1 1uF C2 10uF 实验结果如图 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 11 6 惯性环节 根据惯性环节的方框图设计并组建模拟电路 图中后一个单元为反相器 R0 200K G s 1 1 Ts 当比例系数 K 1 时间常数 T 1S 时 R1 100K R2 100K C 10uF 实验结果如下 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 12 当比例系数 K 1 时间常数 T 0 1 时 其他不变 C 1uF 结果如下 四 实验总结 暨南大学本科实验报告专用纸暨南大学本科实验报告专用纸 附页附页 13 这次实验让我掌握控制模拟实验的基本原理 一般方法和控制系统时 域性能指标的测量方法 这次实验后 我更加了解到 各种典型信号 的响应不只是理论知识 在实际的实验中 各种原因可能会影响到系 统的稳定性和输出值 需要我们更加细心的做好各个部分的准备工作 这是我们第一次做自动控制原理实验 许多地方还不熟 相信以后的 实验我会做得更加熟练 在以后的学习中 我也会更多地把理论知识 与实践相结合 以更好的掌握这门学科 五 实验思考题 1 惯性环节的特点是 当输入 x t 作阶跃变化时 输出 y t 不能立刻达 到稳态值 瞬态输出以指数规律变化 而积分环节 当输入为单位阶 跃信号时 输出为输入对时间的积分 输出 y t 随时间呈直线增长 当 t 趋于无穷大时 惯性环节可以近似地视为积分环节 当 t 趋于 0 时 惯性环节可以近似地视为比例环节 2 测定时间常数