自动化控制实验报告

1、本科生实验报告实验课程自动控制原理学院名称专业名称电气工程及其自动化学生姓名学生学号2013指导教师实验地点6C901实验成绩二一五年四月一一二一五年五月线性系统的时域分析实验一（）典型环节的模拟研究实验目的1.了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二.典型环节的结构图及传递函数实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT程序，选择自动控

2、制 菜单下的线性系统的时域分析 下的典型环节的模拟研究 中的相应实验项目,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拟电路如图3-1-1所示。2C0ERil ASAIi -+/LOK唾uoCHIo yOUTB传递函数:G(S)鴿实验步骤:(1)3-1-1注: S ST'将函数发生器典型比例环节模拟电路R1 ；R0单位阶跃响应：U(t) K用短路套短接!(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT，作为系统的信号输入(Ui)；该信号为零输出时，将自动

3、对模拟电路锁零。 在显示与功能选择(D1)单元中，通过波形选择按键选中矩形波' (矩形波指示灯亮)。 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器 1 ”，使之矩形波宽度 > 1秒(D1单元左显示)。 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=4V (D1 单元右显示)。(2)构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下(b)测孔联线模块号跨接座号1A5S4, S122B5'S-ST'(a)安置短路套1信号输入(Ui)B5 (OUT)-A5 (H1)2示波器联接A6 (OUT)-B3 (CH1 )3X 1档B5(OUT)-B3 (CH2 )录:(

4、3)运行、观察、记打开虚拟示波器的界面，点击 开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号 按钮（0- +4V阶跃），观测A5B输出端（Uo）的实际响应曲线 Uo （t ）。实验报告要求：改变被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。实验结果：-卡帳.一电n二CXI V卑特-位穆3曲二1/472 Ki x2 込广巾盘频怖生 cr巾辭嶄f性显示方式 "示菠 r ky.比例环节阶跃响应200K,100K,4V200K,200K,4V毎5屛齬采粹翩I T= (=5n3=10mE刻度'此压*说二J 时駆程Ab"g /2 d xZ irt广幅烦特,C拒冊 r韩挣I-K. J 1L显示

5、方式-r 乂一y前由N后一屏d441150K,100K,2V50K,200K,1VR0R1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4V0.50.47200K4V10.9950K100K2V22.00200K1V43.992）.观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示图3-1-4典型惯性环节模拟电路传递函数：g（s）Us（S）亠Ui（S）1 TSRiR0TR, C单位阶跃响应:tUo(t)K(1 e T)实验步骤：注： S ST'用短路套短接!（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT，作 为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对

6、模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮）。 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器 1 ”，使之矩形波宽度 > 1秒（D1单元左显示）。 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=4V （D1 单元右显示）。1信号输入（Ui）B5 ( OUT )f A5 ( H1)2示波器联接A5B ( OUTB ) f B3( CH1 )3X 1档B5 ( OUT) f B3 ( CH2)（a ） 安置短路（b）测孔联线3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下（2）构造模拟电路：按图模块号跨接座号1A5S4, S6, S102B5'

7、;S-ST'（3）运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面，点击 开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（Of +4V阶跃），等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到输出稳态值X 0.632处，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数To A5B输出端响应曲线Uo（t ）见图3-1-3。示波器的截图详见虚拟示波器的使用实验报告要求：改变被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入 实验报告。实验结果:惯性环节阶跃响应訂培无誓周期T-E*Sx=IClr> =刻度'*时闻重五预苹挣Hc呃顼時呻 r相顼時性 广

8、阴昭睜邯:hi & 惶移创mH昱示方式営示菠前一屏:立移二iI/I /2 巨 ±4200K,200K,1u,4V200K,200K,2u,4V50K,100K,1u,2V-5V+ 卡羊 ±t±FT T la霖讦J曲.I 邑压 CHI i 二J位旃厂时冋甲听一一wJg目JR性性性50K,200K,1u,1VR0R1C输入Ui比例系数K惯性常数T计算值测量值计算值测量值200K200K1u4V11.020.20.2102u1【1.010.40.400 :50K100K1u2V22.010.10.1200K1V44.020.20.13）.观察积分环节的阶跃响应曲

9、线典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。用列i生切出恒毛D5 OUT DCH2 u 1120 OKir-、ASA&K1=11CK-o/OUTB图 3-1-5典型积分环节模拟电路Uo(s)1传递函数：G（S） Ui（S） TSTiRo C单位阶跃响应:Uo(t)丄 t T实验步骤：注： S ST'用短路套短接!（1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩 形波信号（OUT，代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统 的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波'（矩形波指示灯

10、亮）。 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器 1 ”，使之矩形波宽度> 1秒（D1单元左显示）。 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V （D1单元右显示）。（2）构造模拟电路：按图3-1-5安置短路套及测孔联线，表如下模块号跨接座号1A5S4, S102B5 S-ST'（a）安置短路套1信号输入（Ui）B5 ( OUT A5 ( H1)2示波器联接A5B (OUTBB3 ( CH1 )3X 1档B5 ( OUT) t B3 ( CH2)（b）测孔联线(3) 运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面，点击 开始，等待完整波形出来后，点击 停止，移动虚拟示波器横

11、游标到 0V处，再移动另一根横游标到 V=1V(与输入相等)处，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根 纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间 常数Ti。A5B输出响应曲线Uo(t)。实验报告要求：改变被测系统时间常数，观测结果，填入实验 报告。实验结果：积分环节阶跃响应200K,1uL i&Dms/tg棗祥 田翊 T=|z *bri=10ms时祠整程 | CH頻事時性r垢騎特性 f* Wll l I幅用寺kt年补/< 7slaH200K,2u100K,1u春盍控制时问壇程1605/采祎局期 卩 *5mE-OnsM >2«1 n2 k4性

12、性性显天方式席示谯 前一屏*”后一屏U'1-k 幵姑C ITnr r100K,2uR0C输入Ui积分常数Ti计算值测量值200K1u1V0.20.22u|0.40.4100K1u0.10.12u|0.20.24) .观察比例积分环节的阶跃响应曲线典型比例积分环节模拟电路如图3-1-8所示.图 3-1-8典型比例积分环节模拟电路传递函数：g（S）虫® k（1丄）K色T R.C单位阶跃响应：'）Ui （S） ' TiS，Ro i 1U°（t） K （1 丄t）T实验步骤：注： S st'用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波

13、信号（OUT，作 为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮）。 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度> 1秒（D1单元左显示）。（注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的零输出宽度时间足够长！“量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为2秒！） 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V （D1单元右显示）。（2）构造模拟电路：按图3-1-8安置短路套及测孔联线，表如下（b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4, S82B5's-st'（a）安置短路套1信号输入（Ui）B5 ( OUT A5 (H1 )2示波器联接A5B (OUTB ) t B3 ( CH1 )3X 1档B5 ( OUT ) t B3 ( CH2)（3）运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面，点击开始，等待完整波形出来后，点击