北航自动控制原理实验报告,含数据

1、自动控制原理实验报告册班级： 390412学号：39041209姓名：高亚豪2011年12月21日实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试.3实验二频率响应测试 6实验三控制系统串联校正 9实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验目的1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。3、学习阶跃响应的测试方法。二、实验内容1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的阶跃响应曲线，并测定其过渡过程时间Ts。2、建立二阶系统的电子模型，观测并记录在不同阻尼比时的阶跃响应曲线， 并测定其超调量及过渡过

2、程时间。三、实验原理1 . 一阶系统：系统传递函数为： (s)= b,-模拟运算电路如图1- 1所示：图1- 1由图1-1得!在实验当中始终取R2= R1，则K=1, T= R2C取不同的时间常数T分别为:0.25、0.5、12.二阶系统其传递函数为：令n=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示:1S (S-F-1)C5)图1-2根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示:取 R2C1=1，R3C2 =1,贝,及Z 取不同的值 Z =0.25 , Z =0.5 , Z =1四、实验数据表根据实验要求选取的参数如下:0.250.51R2250K500K1MC1卩f1卩f1卩fTs实测/s0.

3、731.563.08Ts理论/s0.751.53Z0.250.51.0R4200K100K50KC21卩f1卩f1卩f(7澈测45.29916.4840.8547(T %!论44.516.50Ts实测11.195.524.74Ts理论1473. 5五、实验结果图SBl.Fd.Fi7.Fin.fiIA.R_ ttl_=Sh-r六、数据分析实验数据结果与理论数据有一些出入，原因在于选择电阻时没有合适的阻 值，就直接用510千欧电阻代替500欧，或者用电位计，阻值上的误差是实验 数据误差的主要来源。另外储能元件放电不够充分也有可能引起误差。实验二频率响应测试-、 实验目的1. 掌握频率特性的测试原理

4、及方法。2. 学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。 二、 实验内容3. 测定给定环节的频率特性。4. 系统模拟电路图及系统结构图分别如图 2-1及图2-2 。Uc图2-25.系统传递函数为:取R=200KD，则200+105+200G(S)二取 R=500KD，则500+105+500若正弦输入信号为Ui(t)=A1Sin(co t),则当输出达到稳态时，其输出信号为f Uo(t)=A2Sin( o t+书)。改变输入信号频率： 值，便可测得二组A1/A2和书随f(或o )变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。三、实验原理1. 幅频特性即测量输入与输出信号

5、幅值 A1及A2,然后计算其比值A2/A1。2. 实验采用“李沙育图形”法进行相频特性的测试。以下简单介绍一下这种测试方法的原理。设有两个正弦信号：X( 3 t)=XmSin( 3 t) 丫( w t)=YmSin( 31+ 书) 若以X(t)为横轴，丫(t)为纵轴，而以3作为参变量，则随着 3 t的变化，X(t) 和丫所确定的点的轨迹，将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就 是物理学上成称为的“李萨如图形”。3 .相位差角W的求法：对于 X( 3 t)=XmSin( 31)及Y( 3 t)= YmSin( 3 t) 当 31=0 时，有 X(0)=0; Y(0)=Ym Sin(书)

6、即书=ArcSin (Y(0)/ Ym ) , 0 .11 OU5-347Be 00.1 G0d3_0.Z6T3t_O7433_n.4Sl 3#l_1QUU.1000U.3s0759e O9,23O0e OOJ5385 0P2153B 0,276Sr#lb试示迹遥，烹宇六、数据分析从实验结果图可以看出结果还是不错的， 但是在一开始的调试过程中遇到了 一些问题，而且还遇到断开的导线，不过后来一一排除了，最后的结果比较理 想，总的过程比较顺利。实验三 控制系统串联校正一、实验目的1、了解和掌握串联校正的分析和设计方法。2、研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。二、实验内容1、设计串联超前校

7、正，并验证。2. 设计串联滞后校正，并验证。三、实验原理L系统结构如图3-1所其中Gc(s)为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式 由模拟机实现2.系统模拟电路如图32所小：11K4”、拓3.未加校正时,(. 0aTS + 1 Gc(S)= _4. 加串联超前校正时，（心1）0,635 + 1给定-，：_，贝卩0.263 + 1ObTS + 1Gc (g)=5 加串联滞后校正时，I、一丨给定-I- ，则10S + 183.33S + 1四、实验数据1.未加校正 理论：(T %=44.676 ts=5.39 实测：(T %=46.764 ts=7.342.加超前校正理论：(T %=22.635ts=1.9实测：(T %=26.252ts=2.093.加滞后校正理论：(T %=20.091ts=0.实测：(T %=16.972ts=13.57五、实验结果图til呂*轴.上賞13 IM 14 -l I SI isr -ifij161 IM 13LI 012I 虫血鼻 IN ?ttiTH -1W -1?1典 III.? IK 111 I I i 1V I Jar 1 -3H 林41乳5?t3MMOIII M|惱llllzrlx离園旧IrlIH1 i 丁 i t J 1 4 J W1I5W-1