自动控制原理实验报告

1.2.1典型线性环节的研究1实验目的 学习典型线性环节的模拟方法； 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。2实验预习要点 自行设计典型环节电路。 选择好必要的参数值，计算出相应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。3实验设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI软件、万用表。4实验内容熟悉自动控制原理辅助开发系统和实验箱，完成如下内容。 比例环节图1-18 比例环节阶跃响应图中，分别求取；时的阶跃响应。（1）Kp=0.5；输入3.6753V，输出1.8377V（2）Kp=1; 输入3.6753V，输出3.6753V（3）Kp=2；输入3.6753V，输出7.3506V 积分环节图1-19 积分环节阶跃响应图中，分别求；时的阶跃响应曲线。（1）Ti=1s2）Ti=4.7s3）Ti=10.0s 比例积分环节图1-20 比例积分环节阶跃响应图中，分别求取；时的阶跃响应曲线。1）kp=1,Ti=4.7s2）kp=1,Ti=10s3）kp=5,Ti=4.7s 比例微分环节图1-21 比例微分环节阶跃响应图中，其中。分别求取；时的阶跃响应曲线。1）2）3） 比例微分积分环节图1-22 比例微分积分环节阶跃响应图中，求取，时的阶跃响应曲线。 一阶惯性环节图1-23 一阶惯性环节阶跃响应图中，分别求取，时的阶跃响应曲线。1）2）3）5思考题 设计一个能满足e1+e2+e3=e运算关系的实用加法器。 一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节？在什么条件下可视为比例环节？ 如何设置必要的约束条件,使比例微分环节、比例积分微分环节的参数计算工作得以简化?1.2.2 二阶系统的阶跃响应和线性系统的稳定性研究1实验目的 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法； 研究二阶系统的两个重要参数对阶跃瞬态响应指标的影响； 研究线性系统的开环比例系数K对稳定性的影响； 研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。2实验预习要点 自行设计二阶系统电路。 选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。3实验设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI软件、万用表。4实验内容典型二阶系统方块图和实现电路如图1-24所示。图1-24 二阶系统闭环传递函数如下： ， （T是时间常数）。各运算放大器运算功能：OP1，积分，；OP2，积分，；OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，。可以得到：5实验步骤 调整，使，取，使T=0.47s，加入单位阶跃扰动，记录响应曲线，记作1。 保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使T=1.47s，记录响应曲线，记作2。 保持不变，单位阶跃扰动不变，取，,使T=1.0s，记录响应曲线，记作3。 保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=0.8，记录响应曲线，记作4。 保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=2.0，记录响应曲线，记作5。要求：将曲线1、2、3进行对比，3、4、5 进行对比，将3中的和理论值进行比较。并讨论。（1）k=0.4，w=1/0.47, s=0.2(2)C=1.47u（3）C=1.0u（4）Rf=80k（5）Rf=200k6三阶系统稳定性分析三阶系统的方框图和模拟电路如图1-25所示。图1-25 三阶系统图中，。7实验步骤 求取系统的临界开环比例系数KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。实验求取方法：l 先将电位器WR置于最大（470K）；l 加入r=0.5V的阶跃扰动；l 调整WR使系统输出c(t)呈等幅振荡。（t=5s/cm,y=0.5V/cm）；l 保持WR不变，断开反馈线，维持r=0.5V的扰动，测取系统输出电压Uc,则。 系统的开环比例系数K对稳定性的影响l 适当调整WR，观察K增大、减小时，系统的响应曲线；l 记录当K=0.5Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=100mV/cm）；l 记录当K=1.25Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。l 1）等幅振荡l （1）有反馈ll （2）无反馈ll 2)K=0.5Kcl 开环ll 闭环ll 3)K=1.25Kcl 开环ll 闭环l