自动控制原理实验报告

1、实验中典型环节和阶跃响应分析的仿真1，比例链接可以看到比例链接的传递函数是常量。当Kp分别为0.5，1，2时，输入振幅为1.84的正向步进信号理论上依次输出0.92，1.84，3.68的反向步进信号。在实验中，输出信号是振幅为0.94、1.88和3.70的反向信号，相对误差分别为1.8%、2.2%、0.2%。在误差容差范围内，可以认为实际输出符合理论值。2、点链接积分链接传递函数包括：(1)T=0.1(0.033)时，C=1f(0.33f)使用MATLAB模拟相位信号输入中的输出信号。T=0.1 T=0.033与实验测量的波形相比，实际上可以认为，在理论上，T=0.033时波形的斜率是T=0.

2、1时的3倍，实际上是8/2.6=3.08，在误差容差范围内满足理论条件。3、惯性链接惯性链接传递函数包括：K=Rf /R1，T=Rf C，(1) K=Rf/R1=1不变更的情况下，观测T=0.1秒，0.01秒(旧式R1=100K，C=1mf，0.1mf)的输出波形。使用Matlab模拟获得理论波形的方法如下：T=0.1时Ts(5%)理论值为300ms，实际测量值为ts=400ms相对误差为：(400-300)/300=33.3%，读数误差更大。k理论值为1，实验值为2.12/2.28，相对误差为(2.28-2.12)/2.28=7%，更接近理论值。T=0.01时Ts(5%)理论值为30毫秒，实

3、际测量值为ts=40ms毫秒相对误差为：(40-30)/30=33.3%Ts很小，所以读取时误差很大。k理论值为1，实验值为2.12/2.28，相对误差为(2.28-2.12)/2.28=7%，更接近理论值(2)不更改T=Rf C=0.1s，分别观察k=1，2的输出波形。K=1时，波形是从(1)到T0.1时的波形当K=2时，使用MATLAB模拟获得以下结果：Ts(5%)理论值为300ms，实际测量值为ts=400ms相对误差为：(400-300)/300=33.3%读数误差比较大k理论值为2，实验值为4.30/2.28，相对误差为(2-4.30/2.28)/2=5.7%比较接近理论值。4，二次

4、振动连杆R3=R1，C2=C1T=R1C1，K=R2/R1=1/T=1/R1C1=1/2K=R1/2R2(1) R1=R3=100K，C1=C2=1f设定T=0.1秒，调整R2设定阻尼比=0.1，0.5，1如果R2=500k，=0.1，则=10；Matlab模拟结果如下：泛光化Mp的理论值为e (- * /(1- 2) 0.5)=73%，实验值为(3.8-2.28)/2.28=66.7%，更类似于理论值。转换过程时间理论值(计算时的估计公式)ts=4/(*)=4s，在MATLAB中模拟的ts=2.89s，实验值3.1s是模拟理论值的相对误差(3.1-2.89)/2.89=R2=100k，=0.

5、5，=10；Matlab模拟结果如下：overst Mp理论值为e (- * /(1- 2) 0.5)=16%，实验值为(2.8-2.28)/2.28=22.8%，更接近理论值转换过程时间理论值(计算时的估计公式)ts=4/(*)=0.8s，由MATLAB模拟的ts=0.525s，实验值0.59，模拟理论值的相对误差为(0.59-0.525)R2=50k，=1，=10；Matlab模拟结果如下：泛光化Mp理论值为0，实验值为(2.28-2)/2.28=12.3%，并与理论值匹配。转换过程时间理论值，由MATLAB模拟的ts=0.48s，实验值0.40，模拟的理论值相对误差(0.48-0.40)

6、/0.48=20%，更接近。(2)使用R1=R3=100K，C1=C2=0.1f时，上述测试将在T=0.01秒内重复。如果R2=500k，=0.1，则=100；Matlab模拟结果如下：泛光化Mp的理论值为e (- * /(1- 2) 0.5)=73%，实验值为(3.8-2.28)/2.28=66.7%，更类似于理论值。过渡过程时间理论值(计算时的估计公式)ts=4/(*)=0.4s，由MATLAB模拟的ts=0.29s，实验值0.30是理论值的相对误差(0.30-0.29)/0.29如果R2=100k，=0.5，则=100；Matlab模拟结果如下：overst Mp理论值为e (- * /

7、(1- 2) 0.5)=16%，实验值为(2.8-2.28)/2.28=22.8%，更接近理论值转换处理时间理论值(计算时的预估公式)ts=4/(*)=0.08s，MATLAB模拟的ts=0.0525s，实验值0.05，模拟的理论值相对误差为(0.0525-0.05)R2=50k，=1，=10；Matlab模拟结果如下：泛光化Mp理论值为0，实验值为(2.28-2)/2.28=12.3%，并与理论值匹配。转换过程时间理论值，在MATLAB中模拟的ts=0.048s，实验值0.04，更接近模拟理论值的相对误差(0.048-0.04)/0.048=16.7%。六、考试问题1、基于实验结果，分析了一

8、阶系统ts与T、K的关系。参数t的物理含义？t越大，ts越大，ts与k无关。t反映了系统的瞬态响应速度。2，实验结果分析了二次系统ts，Mp，和，之间的关系。参数，的物理意义？泛光化仅与相关，越小，泛光化越大。调整时间与* 相关，乘积越大，调整时间越少。* 反映了系统阶跃响应的衰减程度，反映了阶跃响应的振动速度。3，对于图1-5所示的系统，如果将反馈极性更改为正反馈；或反馈回路中断时，阶段响应的特征是什么？我想从理论上分析(在实验中也可以观察到)如果成为正向反馈或相应的反馈回路中断，理论阶跃响应的大小将继续增大，实际上受运算放大器最大输出电压的影响，阶跃响应迅速上升，最终达到大尺寸。4、根据所

9、学的电模拟方法绘制开环传递函数。的单位反馈系统模拟原理图，表示原理图中每个元件参数(以r、c等字符表示)和传递函数的参数之间的关系。连接第一惯性环和图1-5所示的电路后，添加第一反比例环即可。电路图如下其中R3=R1，C2=C1必须为K=Rf/R1，T1=Rf*C，T2=R1*C1，=R1/(2 * R2)。实验二环零和闭环零效应的研究实验电路图见附件(a) T=3.14s，K=3.14，t(s)=l(s)/1 l(s)=3.14/3.14s 2s 3.14使用MATLAB模拟执行以下操作Mp:理论上的1.6实际1.7相对误差6.25%Tp:理论值3.26实际值2.9相对误差11.0%Ts:理

10、论家23实际值24.2相对误差5.2%(b) Td=0.033t(s)=l(s)/1 l(s)=1.0362s 3.14/3.14s 2 4.1762s 3.14使用MATLAB模拟Mp:理论上的1.065实际1.15相对误差8.0%Tp:理论值3.68实际值3.6相对误差2.2%Ts:理论值5.77实际值6.0相对误差4.0%(c)t(s)=l(s)/1 l(s)=3.14/3.14s 2 4.1762s 3.14使用MATLAB模拟Mp:理论值1.06实际值1.08相对误差2.0%Tp:理论值4.12实际值4.3相对误差4.4%Ts:理论值6.09实际值6.2相对误差1.8%比较实验2，3

11、，知道开环零加速瞬态响应；比较实验1，3，可以发现闭环零点改善了整体闭环性能，主要原因是改变了阻尼比。实验结果表明，增加比例微分后，系统的瞬态响应得到了改善，实质上是在增加阻尼比。第二次实验中引入了开环零，性能与第三次实验不同。实验经验和经验提前预习，熟悉电路图，设计参数，对完成实验有很大帮助，要培养少用多力少能产生很大效果，提前预习的习惯。思考考试问题为什么系统的动态性能由闭环零点、极点决定？从时域和频域的关系来看，极点的位置决定了系统的响应模式，零点位置决定了每个模态函数的相对权重。实验三控制系统稳定性研究一、实验数据这个实验的结构图如下。其中R11=R12=R21=R31=100K，1.

12、对于方案1，采用R13=R22=1M、C1=1、C2=10、R3=100K、C3=1，系统对于任意(0，1)稳定，越大，响应速度越快，振幅越大。对于方案2，C3=1，对任意系统仍然稳定，知道alpha越大，响应速度越快，振幅越大。案例3中，R32=1M，C3=1，输出表示等角振动时，=0.0192.对于第一组，对所有(0，1)系统的稳定性，越大，响应速度越快，振幅也越大。在第二组中，输出表示等角振动时=0.510要设定T=RC=0.5s，请选择R=500K，C=1。通过上载如果A=1，则R13=R22=R32=500K，C1=C2=C3=1。如果输出开始显示慢衰减，则测试为K=809.1Hz。

13、A=2时，R13=1M，R22=500K，R32=250K，C1=C2=C3=1。如果输出开始显示慢衰减，则测试为K=924.1Hz。A=5时，R13=250K，C1=10，R22=500K，C2=1，R32=100K，C3=1。此时，所有(0，1)系统都很稳定。二、数据处理1.在前三种情况下，系统在相对于Hurwitz的熟悉度=1.22，11.1，0.0242处临界稳定。在实验中不能大于1，因此在前两个实验中，系统是稳定的，在第三个实验中，=0.019被测量为理论值的相对误差(0.0242-0.019)/0.0242=21.4%。对于Hurwitz标准已知的最后两个实验，=1.993，0.4

14、2是系统临界稳定性。在实验中不能大于1，因此第一次实验中系统稳定，第二次实验中测量=0.51，理论值的相对误差为(0.51-0.42)/0.42=21.4%上述两个实验误差较大的原因可能是接触电阻的影响。2.根据Hurwitz标准(k Lin=9、12.25、38.44)确定系统临界稳定性。K=*R13*R22*R32/(R12*R21*R31)，在实验1中，K=10和理论值的相对误差为(10-9)/9=11.1%在实验2中，K=13.5和理论的相对误差值为(13.5-12.5)/12.5=8%在第三次实验中，K1*2.5*5*1=12.5不能大于38.44，因此在第三次实验中，系统是稳定的。

15、摘要：闭环系统可以提高系统的响应性能，但会产生不稳定的可能性，设计系统时必须考虑保持系统的稳定性。但是可以利用信号发生器制作等系统的不稳定性。体验：这次实验期间没有测试线路，一根电线坏了，检查了很长时间，浪费了很多时间。今后在连接之前，应该简单检查仪表和导线。最好检查一个版本，避免浪费不必要的时间。三、考试问题1.三次系统的每个时间常数如何最好地组合系统稳定性？哪个组合最差？第二次实验表明，在第三次系统的所有级别上，时间常数的差异越大，系统越稳定，事实上，当欺骗系数增加到乘数关系时，以及倍数大时，系统的稳定性越好。在所有级别上，如果时间常数一致，则稳定性最低。2.三次系统的各时间常数如何估计自然振动频率？如果写闭环传递函数，并在求解分母三次方程中有优势极点，则应使用此主极估计三次系统的自然冲击频率，否则应使用MATLAB计算模拟。实验4控制系统频率特性测试一、实验数据1.电路图g(s)=r11/R1/(1s * r11 * C1)*(1s * R1 2 * C3/r22s 2 * R1 2 * C2 * C3)其中所有电阻均为100K，C=1，C1=C2=0.1，因此