机械控制工程基础实验

1、机械控制工程基础实验机械控制工程基础实验机械电子工程学院机械电子工程学院 机电实验中心机电实验中心Jixie Kongzhi Gongcheng Jichu Shiyan实验一实验一 一、二阶系统的时间响应一、二阶系统的时间响应实验二实验二 一、二阶系统的频率响应一、二阶系统的频率响应一、实验目的一、实验目的1 1学习一、二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方学习一、二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法。法。 2 2研究一阶惯性系统在阶跃信号输入下的瞬态响研究一阶惯性系统在阶跃信号输入下的瞬态响应，改变其时间常数应，改变其时间常数T T和增益和增益K K，观察在阶跃信号作用，观察在阶跃信号作用下系统过

2、渡过程的变化。下系统过渡过程的变化。3 3研究二阶系统的两个重要参数研究二阶系统的两个重要参数、n n对阶跃瞬对阶跃瞬态响应指标的影响。态响应指标的影响。二、实验设备二、实验设备XMNXMN2 2型学习机型学习机CAE USBCAE USB计算机辅助实验系统计算机辅助实验系统万用表万用表计算机计算机三、实验内容三、实验内容利用利用- -型学习机组成被测系统。型学习机组成被测系统。 1. 1. 一阶惯性系统一阶惯性系统 按照下图在按照下图在-2-2型学习机上组成一阶惯型学习机上组成一阶惯性系统（被测系统），用计算机分别记录以下性系统（被测系统），用计算机分别记录以下四组一阶惯性系统的阶跃响应曲线

3、。具体参数四组一阶惯性系统的阶跃响应曲线。具体参数见表见表1 1。 模拟电路图模拟电路图 其系统传递函数方框图如下：其系统传递函数方框图如下：K11TSX(S)Y(S)第第1组组第第2组组第第3组组第第4组组传递函数传递函数R011M1M200K200KR021M1M1M1MR111M1M1M1MR121M1M1M1MCf0.4710.471X(t)1V1V1V1V一阶惯性系统一阶惯性系统阶跃响应曲线阶跃响应曲线理理论论值值增益增益K时间常时间常数数T实实测测值值增益增益K时间常时间常数数T二阶系统模拟电路图二阶系统模拟电路图 二阶系统传递函数方框图二阶系统传递函数方框图 第组第组第第 2 2

4、 组组第第 3 3 组组第第 4 4 组组实实验验具具体体参参数数0.470.471.471.471.01.01.01.0f f4040K K4040K K8080K K120120K KR Ri i100100K K100100K K100100K K100100K KX(t)X(t)1V1V1V1V1V1V1V1V二阶系统阶二阶系统阶跃响应曲线跃响应曲线理理论论值值n nM MP Pt ts stp实实测测值值MPtstp四、测试系统框图四、测试系统框图五、实验步骤五、实验步骤 将学习机中运算放大器进行调零将学习机中运算放大器进行调零( (已调已调好好) )。 关闭学习机电源，按图关闭学习

5、机电源，按图1 1（一阶系统）或（一阶系统）或图图3 3（二阶系统）连接好被测系统，实验参数见（二阶系统）连接好被测系统，实验参数见表表1 1或表或表2 2。 按照系统测试框图搭建好实验系统。按照系统测试框图搭建好实验系统。 经指导教师检查无误后，打开计算机后经指导教师检查无误后，打开计算机后、再打开学习机及、再打开学习机及CAE-USBCAE-USB实验系统的电源。实验系统的电源。 进入虚拟仪器实验系统进入虚拟仪器实验系统 六实验报告六实验报告 1. 1. 一阶惯性系统一阶惯性系统 (1) (1) 理论计算：从理论上计算以上四组一阶惯性系统的理论计算：从理论上计算以上四组一阶惯性系统的增益增

6、益K K和时间常数和时间常数T T，并填入表，并填入表1 1 (2) (2) 实验数据处理：从四组一阶惯性系统的响应曲线上，实验数据处理：从四组一阶惯性系统的响应曲线上，实测增益实测增益K和时间常数和时间常数T T，并填入表，并填入表1 1，并与理论计算值比较。，并与理论计算值比较。 (3) (3) 简单讨论实验结果及实验中的现象。简单讨论实验结果及实验中的现象。 2 2二阶振荡系统二阶振荡系统 ( (1)1)理论计算：从理论上计算以上四组二阶振荡系统的理论计算：从理论上计算以上四组二阶振荡系统的、n、MP、ts及及tp p并填入表并填入表2 2。 (2) (2) 实验数据处理：实测二阶振荡系

7、统，根据实验结果实验数据处理：实测二阶振荡系统，根据实验结果计算相应的计算相应的、n n、M MP P 、t ts s及及t tp p并填入表并填入表2 2，再与理论，再与理论值比较。值比较。 (3)(3)简单讨论实验结果及实验中的现象。简单讨论实验结果及实验中的现象。 一、实验目的一、实验目的 1 1学习一、二阶系统频率特性的实验测试学习一、二阶系统频率特性的实验测试方法。方法。 2 2通过实测一、二阶系统的频率特性，学通过实测一、二阶系统的频率特性，学习系统习系统BodeBode图的绘制方法。图的绘制方法。二、实验设备二、实验设备型学习机型学习机CAEUSB计算机辅助实验系计算机辅助实验系

8、统统万用表万用表计算机计算机三、实验内容三、实验内容 利用型学习机组成被测系统。利用型学习机组成被测系统。1.1.一阶惯性系统一阶惯性系统R01R02R11R12CfX(t)200K1M1M1M0.47u1V一阶系统测试参数表一阶系统测试参数表(rad/s)0.160.210.421.062.134.2610.6521.3042.60T(信号源周期:s)39.2529.9014.955.922.951.470.590.290.15时基（t/div）5s5s5s1s1s1s200ms200ms200msX实测(V) Y（实测）(V) L()实测(dB) t实测 (s) ()实测(deg) L()

9、理论(dB) ()理论(deg) 2 2二阶振荡系统二阶振荡系统RCRfRiX(t)1M1.040K100K1V二阶系统实验测试表二阶系统实验测试表 (rad/s)0.300.400.600.800.901.001.201.402.003.00T(s)20.9315.7010.477.856.986.285.234.493.142.09时基（t/div）5s5s5s5s5s5s5s5s5s5sX实测(V) Y实测(V) L()实测(dB) t实测(s) ()实测(deg) L()理论(dB) ()理论(deg) 四、测试系统框图四、测试系统框图五、实验步骤五、实验步骤 将学习机中运算放大器进行调零将学习机中运算放大器进行调零( (已调已调好好) )。 关闭学习机电源，按图关闭学习机电源，按图1 1（一阶系统）或（一阶系统）或图图3 3（二阶系统）连接好被测系统，实验参数见（二阶系统）连接好被测系统，实验参数见表表1 1或表或表2 2。 按照系统测试框图搭建好实验系统。按照系统测试框图搭建好实验系统。 经指导教师检查无误后，打开计算机后经指导教师检查无误后，打开计算机后、再打开学习机及、再打开学习机及CAE-USBCAE-USB实验系统的电源。实验系统的电源。 进入虚拟仪器实验系统