西电自动控制原理实验讨论与思考题

1、1、写出各典型环节的微分方程答：比例环节：y(t)=k*r(t)(t>=0)惯性环节：T*dy/dt+y(t尸k*r(t>=0)积分环节：y(t)=k* r (t)dt (t>=0)微分环节：y(t)= . dr(t)/dt (t>=0)(建立数学模型)。传递函数为：G(s)=Y(s)/R(s)=k传递函数：G(s)= Y(s)/R(s)=k/(T*s+1)传递函数：G(s)= Y(s)/R(s)=k/s=1/T*s传递函数：G(s)= Y(s)/R(s)=. sword资料d_ d振荡环节：TA2* y(t)+2 干一 y(t) + y(t) = kr(t) (t&g

2、t;=0)传递函数为:dt出G嗡2、K左; 外尸人-5y (口4g41)T2s2 + 2处+ 1 y + 2 m s十 公根据所描述的各典型环节的微分方程，你能否用电学、力学、热力学和机械学等学科中的知识设计出相应的系统？请举例说明，并画出原 理图。答:(1)模拟电路中的放大电路为典型比例环节K. 廿o仁U0=Rf/R1*Ui(2)RC电路为典型惯性环节(3)积分环节机械位移系统，物体在外力F作用下产生位移y，写出运动方程.m错误！未找到引用源。+f错误！未找到引用源。+ky(t)=F(t)1、在本实验中，系统能否出现不稳定的情况，此时电阻值 R的取值范围？ 答：此次实验中不可能出现不稳定的情

3、况，因为闭环传递函数的极点包 在s左半平面2、在系统不稳定的情况，你能否通过改变其它元器件参数，使系统变得稳 定？改哪些参数？如何改？请分别列出，并加以分析。答：1、增加比例微分控制环节和速度反馈控制环节，减少原系统的震荡性和参数的漂移3、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较， 分析其误差及产 生的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同， 但是存在误差；可能是因为控制系统电子线路中元件的值有误差。word资料1、系统的性能指标不理想时，如何改变系统零、极点的位置使系统性能指标得到改善？在实际中是否可以无限制地改变系统零、极点的位置？请说明理由。答：1

4、、若要使系统稳定，则闭环极点都必须位于 s左半平面。2若要提高系统 的快速性，闭环极点要远离虚轴；要是平稳性好，震荡要小，则负数极点最好位于s平面中与负实轴成±45夹角线附近。2、在本实验中，系统不稳定的情况下，不增加零点，而是通过改变其它零、极点的位置，能否使系统稳定？如果可以，如何改变？如果不能，为什么？答：通过改变零，极点的位置可以让系统稳定，因为若系统极点都在s平面内,系统稳定，所以只要将所有极点移到 s左半平面就可以了。2、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较，分析其误差及产生的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同，但是存在误差

5、；可能是因为控制系统电子线路中元件的值有误差。4、利用MATLAB绘制根轨迹图稳定 C2=1uF C3=1uF:稳定 C2=1uF C3=2uF:稳定 C2=2uF C3=2uF:临界稳定 C2=1uF C3=1uF:临界稳定 C2=1uF C3=2uF:临界稳定 C2=2uF C3=2uF:10>胡匚-目E一Root Locus讨论与思考题1、通过实验你有何心得体会，发现了什么问题，有何改进意见？答：通过自己亲自动手实验，进一步理解了二阶系统的性能指标同系统参数的关系，在理论的基础上又有了实践的经历， 实验中经过一次次的修改，慢慢的 完善。实验中有出现异常，与预期的结果不同，但我们小组

6、经过不断的尝试完成 了。2、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较， 分析其误差及产生 的原因。答：matlab仿真得到的数据与实测数据与波形相比较，大致相同，但是存在 误差；可能是因为控制系统电子线路中元件的值有误差。3、利用MATLAB绘制波德图。临界阻尼波德图Bode Diagram012101010103o o 1 81Freayeincy (rad/sec)奈氏图欠阻尼波德图Bode Digrami50i21010'5 3 金岩> 就我CL奈氏图word资料word资料讨论与思考题1、比较相角超前校正网络与相角滞后校正网络 （从目的、效果、优点、缺点、适用场

7、合、不适用场合等几方面进行比较）？答：超前校正的优点：使 Wc滞后，快速性变好，增大不，改善动态性能， 展宽中频段，平稳性变好。滞后校正的优点：利用其高频衰减，降低中、高频段的增益，压低 wc,使尸增大，提高稳定性。缺点：降低了快速性。2,、自行设计用作校正控制器的实用放大电路（PD、 PI、PID）。PI校正滞后网络PID校正滞后-导前网络讨论与思考题word资料1、根据所描述的各非线性典型环节，你能否用电学、力学、热力学和机械学等 学科中的知识设计出相应的系统？请举例说明，并画出原理图例：确定图中非线性系统的自振荡振幅和频率word资料解：理想继电特性的描述函数为N(A)=4x m/ tt

8、A由于一 一，11-xM =1,且A = 0 时，-=0; At 时,N(A)N(A)故-1/N(A)的轨迹为沿整个负实轴的直线线性部分的频率特性G(j )=10j (j 1)(j 2)10- -3 2 j (2- 2)10 -3 - j(2 - 2)；：4 5 -2 4-30j54210(2 2)(4 5 2 4)根据产生自持振荡的条件-1G(j )=-N(A)得 2- cd2=0解之得=1.4将之代入ReG(j得ReG(j J ” = 一1.6711.67 二 由 N(A)=-1.67得 Ao=2.12、利用MATLAB仿真，与实验中实测数据和波形相比较， 分析其误差及产生的原因。饱和特性继电器特性10 r- O -S -40 11111T5 -10-5051015误差分析1、实验图形没有仿真图形平滑，因为试验中电压变化是手动看扭动旋钮变 阻器实现从-5+5之间电压的