實驗(自動控制部分)

1、機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實機械工程控制基礎實驗驗主講人主講人: :榮軍榮軍E-mail:rj1219E-mail:rj1219 機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗實驗一實驗一 典型環(huán)節(jié)的電路模擬典型環(huán)節(jié)的電路模擬 與軟件仿真與軟件仿真 一、實驗目的一、實驗目的 熟悉并掌握熟悉并掌握THBCC-1THBCC-1型型 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)控制理論及控制理論及 計算機控制技術實驗平臺及上位機軟件的使用方法。計算機控制技術實驗平臺及上位機軟件的使用方法。2 2熟悉各典型環(huán)節(jié)的電路傳遞函數(shù)及其特性，掌握熟悉各典型環(huán)節(jié)的電路傳遞函數(shù)及其特性，掌握 典型環(huán)節(jié)的電路模擬與

2、軟件仿真研究。典型環(huán)節(jié)的電路模擬與軟件仿真研究。 3 3測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應曲線，了解參數(shù)變化對測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應曲線，了解參數(shù)變化對 其動態(tài)特性的影響。其動態(tài)特性的影響。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗二、實驗設備二、實驗設備1 1THBCC-1THBCC-1型型 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)控制理論及計算機控制理論及計算機 控制技術實驗平臺控制技術實驗平臺2 2PCPC機機1 1臺臺( (含上位機軟件含上位機軟件)37)37針通信線針通信線1 1根根 3 3雙蹤慢掃描示波器雙蹤慢掃描示波器1 1臺臺( (可選可選) )機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗三、實驗內容三、實驗內

3、容1 1設計并組建各典型環(huán)節(jié)的模擬電路設計并組建各典型環(huán)節(jié)的模擬電路； 2 2測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應，并研究參數(shù)變化測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應，并研究參數(shù)變化 對其輸出響應的影響對其輸出響應的影響 3 3上位機界面上，填入各典型環(huán)節(jié)數(shù)學模型的實上位機界面上，填入各典型環(huán)節(jié)數(shù)學模型的實 際參數(shù)，據此完成它們對階躍響應的軟件仿真，際參數(shù)，據此完成它們對階躍響應的軟件仿真， 并與模擬電路測試的結果相比較。并與模擬電路測試的結果相比較。 機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗四、實驗原理四、實驗原理 自控系統(tǒng)是由比例、積分、慣性環(huán)節(jié)等按一定的關自控系統(tǒng)是由比例、積分、慣性環(huán)節(jié)等按一定的關系連接而成。

4、熟悉這些慣性環(huán)節(jié)對階躍輸入的響應，對系連接而成。熟悉這些慣性環(huán)節(jié)對階躍輸入的響應，對分析線性系統(tǒng)將是十分有益。分析線性系統(tǒng)將是十分有益。 在附錄中介紹了典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、理論上的階躍在附錄中介紹了典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、理論上的階躍響應曲線和環(huán)節(jié)的模擬電路圖。響應曲線和環(huán)節(jié)的模擬電路圖。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗五、實驗步驟五、實驗步驟 熟悉實驗臺，利用實驗臺上的模擬電路單元，熟悉實驗臺，利用實驗臺上的模擬電路單元， 構建所設計的構建所設計的( (可參考本實驗附錄可參考本實驗附錄) )并連接各典并連接各典 型環(huán)節(jié)（包括比例、積分、比例積分、比例微型環(huán)節(jié)（包括比例、積分、比例積分、比

5、例微 分、比例積分微分以及慣性環(huán)節(jié)）的模擬電路。分、比例積分微分以及慣性環(huán)節(jié)）的模擬電路。 待檢查電路接線無誤后待檢查電路接線無誤后, ,接通實驗臺的電源總開關，接通實驗臺的電源總開關， 并開啟并開啟5V5V，15V15V直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗2 2對相關的實驗單元的運放進行調零（令運放各輸對相關的實驗單元的運放進行調零（令運放各輸入端接地，調節(jié)調零電位器，使運放輸出端為入端接地，調節(jié)調零電位器，使運放輸出端為0V0V） 注意：積分、比例積分、比例積分微分實驗中所用注意：積分、比例積分、比例積分微分實驗中所用到的積分環(huán)節(jié)單元）不需要鎖零（令積分電容

6、放電）時到的積分環(huán)節(jié)單元）不需要鎖零（令積分電容放電）時, ,需將鎖零按鈕彈開，使用鎖零按扭時需要共地，則需要需將鎖零按鈕彈開，使用鎖零按扭時需要共地，則需要把信號發(fā)生器的地和電源地用導線相連。把信號發(fā)生器的地和電源地用導線相連。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗3 3測試各典型環(huán)節(jié)的階躍響應，并研究參數(shù)變化對輸測試各典型環(huán)節(jié)的階躍響應，并研究參數(shù)變化對輸 出響應的影響出響應的影響 1) 1) 不用上位機時，將實驗平臺上不用上位機時，將實驗平臺上 “ “階躍信號發(fā)生階躍信號發(fā)生器器”單元的輸出端與相關電路的輸入端相連，選擇單元的輸出端與相關電路的輸入端相連，選擇“正正輸出輸出”然后按下按

7、鈕，產生一個階躍信號然后按下按鈕，產生一個階躍信號( (用萬用表測用萬用表測試其輸出電壓試其輸出電壓, ,并調節(jié)電位器并調節(jié)電位器, ,使其輸出電壓為使其輸出電壓為“1”V“1”V，用示波器用示波器x-tx-t顯示模式觀測該電路的輸入與輸出曲線顯示模式觀測該電路的輸入與輸出曲線如果效果不好要做新做則只要按一下鎖零開關對電容如果效果不好要做新做則只要按一下鎖零開關對電容放電，在重新做即可。放電，在重新做即可。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 2) 2) 用上位機時，由上位機提供的虛擬示波器代替用上位機時，由上位機提供的虛擬示波器代替步驟步驟1 1）中的慢掃描示波器。接線時還需要將該電路的

8、）中的慢掃描示波器。接線時還需要將該電路的輸出端與采集卡接口單元的輸入端輸出端與采集卡接口單元的輸入端AD1AD1（也可選取其它（也可選取其它任意輸入通道）相連（用雙通道時電路的輸出端還的任意輸入通道）相連（用雙通道時電路的輸出端還的和和AD2AD2相連），并接好采集卡接口單元與上位相連），并接好采集卡接口單元與上位PCPC機的并機的并口通訊線。待接線完成并檢查無誤后，上位機啟動口通訊線。待接線完成并檢查無誤后，上位機啟動“THTHBCC-1”BCC-1”軟件，出現(xiàn)軟件，出現(xiàn)“登錄窗口登錄窗口”。具體操作步驟如下。具體操作步驟如下: : 機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 用戶在用戶在“

9、登錄窗口登錄窗口”中輸出自己的學號，并點擊中輸出自己的學號，并點擊“登登錄錄”按鈕（若是第一次登錄該軟件，則需點擊按鈕（若是第一次登錄該軟件，則需點擊“注冊注冊”按鈕進按鈕進 行注冊，即需按要求填入自己的行注冊，即需按要求填入自己的“姓名姓名”、“學號學號”、“系系 別別”和和“班級班級”）進入軟件主窗口。）進入軟件主窗口。 點擊工具欄上的點擊工具欄上的“實驗選擇實驗選擇”按鈕，選擇相應的實驗按鈕，選擇相應的實驗項目項目。 點擊點擊 “通道設置通道設置”按鈕，選擇相應的數(shù)據采集通道按鈕，選擇相應的數(shù)據采集通道(單通道單通道)或（雙通道），然后點擊或（雙通道），然后點擊“開始采集開始采集”按鈕，

10、按鈕，進行數(shù)據采集。進行數(shù)據采集。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 點擊點擊“虛擬示波器虛擬示波器”按鈕，首先選擇按鈕，首先選擇X-tX-t顯示模式及顯示模式及相應的數(shù)據顯示通道（同時需在相應的數(shù)據顯示通道（同時需在“虛擬示波器虛擬示波器”窗口右窗口右側點擊相應的側點擊相應的“顯示顯示”按鈕），然后順序點擊按鈕），然后順序點擊“啟動啟動”、“開始開始”按鈕，（若是選擇雙通道則還要點按鈕，（若是選擇雙通道則還要點Y-tY-t顯示）顯示）在按下階越信號按扭即可觀測實驗波形。同時還可在按下階越信號按扭即可觀測實驗波形。同時還可改變示波器的顯示量程改變示波器的顯示量程(ms(ms或或s/dim

11、)s/dim)及輸入波形的放及輸入波形的放大系數(shù)，以便更清晰的觀測波形。大系數(shù)，以便更清晰的觀測波形。點擊點擊“暫停暫?！比缓簏c然后點“存儲存儲”按鈕，保存實驗波形和數(shù)據。按鈕，保存實驗波形和數(shù)據。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗4點擊點擊“仿真平臺仿真平臺”按鈕，根據環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，在按鈕，根據環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，在“傳傳遞函數(shù)遞函數(shù)”欄中填入該環(huán)節(jié)的相關參數(shù)，如比例積分環(huán)節(jié)欄中填入該環(huán)節(jié)的相關參數(shù)，如比例積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為的傳遞函數(shù)為:0.1S10.1SCSR1CSR(s)u(s)uG(s)12io 則在則在“傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)”欄的分子中填入欄的分子中填入“0.1,1”, 分母中填入

12、分母中填入“0.1,0”即可，然后點擊即可，然后點擊“仿真仿真”按鈕，即可觀測到該環(huán)節(jié)按鈕，即可觀測到該環(huán)節(jié)的仿真曲線，并可與電路模擬研究的結果相比較。的仿真曲線，并可與電路模擬研究的結果相比較。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 注：仿真實驗只針對傳遞函數(shù)的分子階數(shù)小于等于注：仿真實驗只針對傳遞函數(shù)的分子階數(shù)小于等于分母階數(shù)的情況，若分子階數(shù)大于分母階數(shù)（如含有微分母階數(shù)的情況，若分子階數(shù)大于分母階數(shù)（如含有微分項的傳遞函數(shù)），則不能進行仿真實驗，否則出錯。分項的傳遞函數(shù)），則不能進行仿真實驗，否則出錯。5點擊點擊“實驗報告實驗報告”，根據實驗時存儲的波形和數(shù)據完成，根據實驗時存儲的波

13、形和數(shù)據完成實驗報告。實驗報告。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗六、實驗報告要求六、實驗報告要求1.1.畫出各典型環(huán)節(jié)的實驗電路圖，并注明參數(shù)。畫出各典型環(huán)節(jié)的實驗電路圖，并注明參數(shù)。2 2寫出各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。寫出各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。3 3根據測得的典型環(huán)節(jié)單位階躍響應曲線，分析參根據測得的典型環(huán)節(jié)單位階躍響應曲線，分析參數(shù)變化對動態(tài)特性的影響？數(shù)變化對動態(tài)特性的影響？機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗七、實驗思考題七、實驗思考題1 1用運放模擬典型環(huán)節(jié)時，其傳遞函數(shù)是在什么假設用運放模擬典型環(huán)節(jié)時，其傳遞函數(shù)是在什么假設條件下近似導出的？條件下近似導出的？2 2積分環(huán)節(jié)

14、和慣性環(huán)節(jié)主要差別是什么？在什么條件下，積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)主要差別是什么？在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)？而又在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)？而又在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)？3 3在積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)實驗中，如何根據單位階躍在積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)實驗中，如何根據單位階躍響應曲線的波形，確定積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)響應曲線的波形，確定積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)？機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗八、附錄八、附錄1 1比例（比例（P P）環(huán)節(jié)）環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為

15、:K)s(u)s(u)s(Gio 其模擬電路（后級為反相器）和單位階躍響應曲線其模擬電路（后級為反相器）和單位階躍響應曲線分別如圖分別如圖1-11-1所示。所示。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗12RR其中其中K=K=通過改變電路中通過改變電路中R1R1、R2R2的阻值，可改變放大系數(shù)。的阻值，可改變放大系數(shù)。 ,這里取這里取 R1=100KR1=100K，R2=200KR2=200K，R0=200KR0=200K。 圖圖1-1 比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為積分環(huán)節(jié)

16、的傳遞函數(shù)與方框圖分別為:2 2積分積分(I)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)Ts1(s)u(s)uG(s)io其模擬電路和單位階躍響應分別如圖其模擬電路和單位階躍響應分別如圖1-31-3所示所示圖圖1-2 1-2 積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 其中其中 T=RCT=RC，這里取，這里取 C=10uF,R=100K,R0=200KC=10uF,R=100K,R0=200K。通過。通過改變改變R R、C C的值可改變響應曲線的上升斜率。的值可改變響應曲線的上升斜率。3 3比例積分比例積分(PI)(PI)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方

17、框圖分別為積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為:)CSR11 (RRCSR1RRCSR1CSR)s(u)s(u)s(G21211212io機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗其模擬電路和單位階躍響應分別如圖其模擬電路和單位階躍響應分別如圖1-31-3所示所示其中其中 12RRK ，T=R1CT=R1C，這里取，這里取C=10uF, R1=100KC=10uF, R1=100K，R2=100KR2=100K，R0=200KR0=200K。通過改變通過改變R2R2、 R1R1、C C的值的值 比例積分環(huán)節(jié)的放大系數(shù)比例積分環(huán)節(jié)的放大系數(shù)K K和積分時間常數(shù)和積分時間常數(shù)T T。 可改變可改變 圖圖

18、1-3 1-3 比例積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線比例積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗4 4比例微分比例微分(PD)(PD)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)比例微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：比例微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：)CSR1 (RR)TS1 (K)s(G112其中其中CRT,R/RK112機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗其模擬電路和單位階躍響應分別如圖其模擬電路和單位階躍響應分別如圖1-41-4所示：所示： 圖圖1-4 1-4 比例微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線比例微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線 這里取這里取C=1uF,

19、R1=100KC=1uF, R1=100K，R2=200KR2=200K，R0=200KR0=200K。通。通過改變過改變R2R2、R1R1、C C的值可改變比例微分環(huán)節(jié)的放大系數(shù)的值可改變比例微分環(huán)節(jié)的放大系數(shù)K K和微分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)T T。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗5 5比例積分微分比例積分微分(PID)(PID)環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)比例積分微分比例積分微分(PID)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：STST1Kp)s(Gdi 其中其中 212211CRCRCRKp21iCRT 12dCRTSCR)1SCR)(1SCR(211122SCRSCR1CRC

20、RCR1221211122S1 .0S1 .012（當（當Kp=2=2 iT =0.1, =0.1, dT =0.1 =0.1時）時）機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗其模擬電路和單位階躍響應分別如圖其模擬電路和單位階躍響應分別如圖1-51-5所示所示圖圖1-5 1-5 比例積分微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線比例積分微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 其中其中 C1=1uF, C2=1uF,R1=100KC1=1uF, C2=1uF,R1=100K，R2=100K, R0=200KR2=100K, R0=200K。通過改變通過改變R2R

21、2、R1R1、C1C1、C2C2的值可改變比例積分微分環(huán)節(jié)的的值可改變比例積分微分環(huán)節(jié)的放大系數(shù)放大系數(shù)K K、微分時間常數(shù)、微分時間常數(shù) 和積分時間常數(shù)和積分時間常數(shù) 。dTiT機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 6 6慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié) 慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)與方框圖分別為： 1TSK)s(u)s(u)s(Gio其模擬電路和單位階躍響應分別如圖其模擬電路和單位階躍響應分別如圖1-61-6所示：所示： 其中其中 12RRK R2=100K, R0=200KR2=100K, R0=200K。通過改變。通過改變R2R2、R1R1、C C的的值可改變慣性環(huán)節(jié)的放大

22、系數(shù)值可改變慣性環(huán)節(jié)的放大系數(shù)K K和時間常數(shù)和時間常數(shù)T T。T=R2CT=R2C，這里取，這里取C=1uF,R1=100KC=1uF,R1=100K，機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗圖圖1-61-6慣性環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線慣性環(huán)節(jié)的模擬電路圖和單位階躍響應曲線機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗實驗二實驗二 線性定常系統(tǒng)的瞬態(tài)響應線性定常系統(tǒng)的瞬態(tài)響應一、實驗目的一、實驗目的1. 1. 掌握線性定常系統(tǒng)動態(tài)性能指標的測試方法；掌握線性定常系統(tǒng)動態(tài)性能指標的測試方法； 2.2.研究線性定常系統(tǒng)的參數(shù)對其動態(tài)性能和穩(wěn)定研究線性定常系統(tǒng)的參數(shù)對其動態(tài)性能和穩(wěn)定 性的影響

23、。性的影響。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗二、實驗設備二、實驗設備1 1THBCC-1THBCC-1型型 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)控制理論及計算機控制技術控制理論及計算機控制技術 實驗平臺實驗平臺2 2PCPC機機1 1臺臺( (含上位機軟件含上位機軟件)37)37針通信線針通信線1 1根根3 3雙蹤慢掃描示波器雙蹤慢掃描示波器1 1臺臺( (可選可選) )機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗三、實驗內容三、實驗內容1 1觀測二階系統(tǒng)的階躍響應，并測出其超調量和觀測二階系統(tǒng)的階躍響應，并測出其超調量和 調整時間；調整時間；2 2調節(jié)二階系統(tǒng)的開環(huán)增益調節(jié)二階系統(tǒng)的開環(huán)增益K K，使系

24、統(tǒng)的阻尼比，使系統(tǒng)的阻尼比= = ， 測出此時系統(tǒng)的超調量和調整時間；測出此時系統(tǒng)的超調量和調整時間；213. 3. 研究三階系統(tǒng)的開環(huán)增益研究三階系統(tǒng)的開環(huán)增益K K，或一個慣性環(huán)節(jié)的時間常，或一個慣性環(huán)節(jié)的時間常 數(shù)數(shù)T T的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；4 4由實驗確定三階系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界由實驗確定三階系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界K K值。值。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗四、實驗原理四、實驗原理 本實驗是研究二階和三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應。為了使本實驗是研究二階和三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應。為了使二階系統(tǒng)的研究具有普遍性意義，通常把它的閉環(huán)傳遞二階系統(tǒng)的研究具有普遍性意義，通常把它

25、的閉環(huán)傳遞函數(shù)寫如下的標準形式：函數(shù)寫如下的標準形式：2nn22nS2S)S(R)S(C式中式中系統(tǒng)的阻尼比系統(tǒng)的阻尼比 n和所包含的內容也是不同的。和所包含的內容也是不同的。 系統(tǒng)的無阻尼自然頻率。系統(tǒng)的無阻尼自然頻率。他們的他們的和和 n的內容也是不同的。的內容也是不同的。所包含所包含機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗 調節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益調節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益K K，可使系統(tǒng)的阻尼比分別為：，可使系統(tǒng)的阻尼比分別為：01011三種。對應于這三那種情況下系統(tǒng)三種。對應于這三那種情況下系統(tǒng)的階躍響應曲線，在實驗中都能觀測到，他們分別為附錄的階躍響應曲線，在實驗中都能觀測到，他們分別為附錄中的

26、圖中的圖2 23 3所示。所示。 本實驗中的三階系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)是由兩個慣性環(huán)本實驗中的三階系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)是由兩個慣性環(huán)節(jié)和一個積分環(huán)節(jié)相串連組成。由控制理論中的勞斯判據節(jié)和一個積分環(huán)節(jié)相串連組成。由控制理論中的勞斯判據可知，調節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益可知，調節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益K K和某一個慣性環(huán)節(jié)的時間常和某一個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)數(shù)T T，都會導致系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的明顯變化。，都會導致系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的明顯變化。 有關二階和三階系統(tǒng)相關參數(shù)的理論計算和實驗系有關二階和三階系統(tǒng)相關參數(shù)的理論計算和實驗系統(tǒng)的模擬電路請參閱附錄。統(tǒng)的模擬電路請參閱附錄。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗五、實驗

27、步驟五、實驗步驟1 1利用實驗平臺上的模擬電路單元利用實驗平臺上的模擬電路單元, ,設計設計( (具體可參考具體可參考本實驗附錄的圖本實驗附錄的圖2-2)2-2)一個由積分環(huán)節(jié)（積分環(huán)節(jié)鎖零端一個由積分環(huán)節(jié)（積分環(huán)節(jié)鎖零端的使用請參考實驗一的相關步驟）和一個慣性環(huán)節(jié)相串的使用請參考實驗一的相關步驟）和一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)組成的二階閉環(huán)系統(tǒng)的模擬電路。待檢查電路接線無聯(lián)組成的二階閉環(huán)系統(tǒng)的模擬電路。待檢查電路接線無誤后誤后, ,接通實驗平臺的電源總開關，并開啟接通實驗平臺的電源總開關，并開啟5V5V，15V15V直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源。2 2利用示波器（慢掃描示波器或虛擬示波器）觀測二利用示波

28、器（慢掃描示波器或虛擬示波器）觀測二階模擬電路的階躍響應特性，并測出其超調量和調整階模擬電路的階躍響應特性，并測出其超調量和調整時間。時間。3 3改變二階系統(tǒng)模擬電路的開環(huán)增益改變二階系統(tǒng)模擬電路的開環(huán)增益K K，觀測當阻尼比，觀測當阻尼比 為不同值時系統(tǒng)的動態(tài)性能。為不同值時系統(tǒng)的動態(tài)性能。機械工程控制基礎實驗機械工程控制基礎實驗4 4利用實驗平臺上模擬電路單元利用實驗平臺上模擬電路單元, ,設計設計( (具體可參考本具體可參考本實驗附錄的圖實驗附錄的圖2-5)2-5)一個由積分環(huán)節(jié)和兩個慣性環(huán)節(jié)組一個由積分環(huán)節(jié)和兩個慣性環(huán)節(jié)組成的三階閉環(huán)系統(tǒng)的模擬電路。成的三階閉環(huán)系統(tǒng)的模擬電路。5 5利用示波器觀測三階模擬電路的階躍響應特性，并測利用示波器觀測三階模擬電路的階躍響應特性，并測出其超調量和調整時間。出其超調量和調整時間。6 6改變三階系統(tǒng)模擬電路的開環(huán)增益改變三階系統(tǒng)模擬電路的開環(huán)增益K K，觀測增益，觀測增益K K的的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)定性的影響