自控原理实验报告李心瞳实验一

1、自动原理实验报告一、的模拟及时域响应的动态测试学院宇航学院姓名班级161517学号16151057日期2018.11.8一、实验目的1.2.3.了解阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的。学习在模拟机上建立典型模型的。学习阶跃响应的测试。二、实验内容1. 建立一阶系统的模型,观测并在不同时间常数 T 时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间 Ts。2. 建立的模型,观测并在不同阻尼比时的跃响应曲线,并测定其超调量%及过渡过程时间 Ts。三、实验原理C(S)K1一阶系统： 系统传递函数为：(S) =R(S)TS+1模拟运算电路如图 1- 1 所示：图 1- 1U0(S) = R2/R1K=由图

2、1-1 得Ui(S)R2CS+1TS+1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：0.25s、 0.5s、1s2:n2C(S)其传递函数为： (S) =R(S)S2+2nS+n2令n=1 弧度/秒，则系统结构如图 1-2 所示：图 1-2模拟线路如图 1-3 所示：根据结构图，建立的图 1-3R4121取 R2C1=1 ，R3C2 =1，则= R C=及 =4 2R32R4C2- px 1-x 23.5x < 0.8）及Ts 理论及 %理论由公式s % = e和T =（sxwn= 6.45x -1.7（x ³ 0.8）计算得到。Ts

3、wn取不同的值=0.25 , =0.5 , =1，=0.707四、实验步骤1. 确定已断开模拟机的电源，按照实验说明书的条件和要求，根据计算的电阻电容值，搭接模拟线路；2.3.4.5.将系统输入端 与 D/A1 相连，将系统输出端 与 A/D1 相；检查线路正确后，模拟机可通电；双击桌面的“自控原理实验”图标后进入实验系统。在系统菜单中选择“项目”“典型环节实验”；在弹出的框中阶跃信号幅值选 1 伏，按钮“硬件参数设置”，弹出“典型环节参数设置”框，采用默认值即可。6.图“确定”，进行实验。完成后检查实验结果，填表实验数据，抓实验曲线。五、实验HHMN-1模拟机一台、PC 机一台、数字式万用表

4、一块六、实验数据1一阶系统阶跃响应测试图 1-4一阶系统阶跃响应 T=0.25时间常数 T0.2390.51电阻 R2510K500K（1M/1M）1M电容 C0.47uF1uF1uFTs 实测值0.7448s1.5495s3.1095sTs 理论值0.7191s1.500s3.000s误差3.57%3.3%3.65阶跃响应曲线图 1-4图 1-5图 1-6图 1-5一阶系统阶跃响应 T=0.5图 1-6 一阶系统阶跃响应 T=12由于时间阶跃响应测试，=0.5 没有完成调试。0.250.50.7071R42M1M710K500K图 1-7阶跃响应=0.25C21uF1uF0.47uF1uF%

5、实测值44.39%15.46%4.4%0%理论值44.43%16.3%4.32%0Ts 实测值14.24s5.7495s4.76s4.91sTs 理论值14s7s4.95s4.75s响应曲线图 1-7图 1-8图 1-9图 1-10图 1-8阶跃响应=0.5图 1-9阶跃响应=0.707图 1-10阶跃响应=1七、误差分析1. 实验箱上的标准电容与电阻与标定值有差异，这是可定系统误差。2.实验中引入的带来了误差。理想的放大倍数为无穷，而实际的放大倍数只是很大，这对传递函数有一定的影响。3. 实验箱 A/D 转换时有误差。4. 理论计算的 Ts 和超调量依旧为经验估计公式，并不能算做完全准确。八

6、、实验结论（1）一阶系统一阶系统的阶跃响应指标只与其时间常数 T=RC 有关，即一阶系统的阶跃响应指标取决于系统的电阻和电容。约定 Ts=3T，T 越小系统的快速性约好， 反之越差。一阶系统的阶跃响应稳态误差为零，超调量也为零，这个特性在实验结果中可以明显观察到。（2）的阶跃响应指标取决于阻尼比，自然振荡角频率。的阶跃响应中，x 过小，响应的快速性：通过观察图像可知，在速度比较快，但是响应的振荡强烈，衰减也比较缓慢，没有较平稳性；x 过响应缓慢，调节时间比较长，没有较启动快速性； x = 0.707 时，的调节时间最短，即快速性最好。同时， x = 0.707 时，超调量为 5%左大此右，平稳性也是令人满意的，因此， x = 0.707 为最佳阻尼比。性：通过观察图像可以看出，