自控試驗(yàn)講義

本文格式為Word版，下載可任意編輯——自控試驗(yàn)講義試驗(yàn)一控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的模擬

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．熟悉超低頻掃描示波器的使用方法

2．把握用運(yùn)放組成控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的電子模擬電路3．測量典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線

4．通過本試驗(yàn)了解典型環(huán)節(jié)中參數(shù)的變化對(duì)輸出動(dòng)態(tài)性能的影響

二、試驗(yàn)儀器

1．控制理論電子模擬試驗(yàn)箱一臺(tái)

2．超低頻慢掃描示波器一臺(tái)3．萬用表一只

三、試驗(yàn)原理

以運(yùn)算放大器為核心元件，由其不同的輸入R-C網(wǎng)絡(luò)和反饋R-C網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成控制系統(tǒng)的

各種典型環(huán)節(jié)。

四、試驗(yàn)內(nèi)容

1．畫出比例、慣性、積分、微分和振蕩環(huán)節(jié)的電子模擬電路圖。2．觀測并記錄以下典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)波形。1)G1(s)?1和G2(s)?22）G1(s)?11和G2(s)?S0.5S3）G1(s)?2?S和G2(s)?1?2S4）G1(s)?5）G(s)?11和G2(s)?S?10.5S?11S2?2S?1

五、試驗(yàn)報(bào)告要求

1．畫出五種典型環(huán)節(jié)的試驗(yàn)電路圖，并注明參數(shù)。

2．測量并記錄各種典型環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)，并注明時(shí)間坐標(biāo)軸。3．分析試驗(yàn)結(jié)果，寫出心得體會(huì)。

六、試驗(yàn)思考題

1．用運(yùn)放模擬典型環(huán)節(jié)是是時(shí)，其傳遞函數(shù)是在哪兩個(gè)假設(shè)條件下近似導(dǎo)出的？2．積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)主要區(qū)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)?在什么條件下，又可以視為比例環(huán)節(jié)？

3．如何根據(jù)階躍響應(yīng)的波形，確定積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。

試驗(yàn)二一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)及參數(shù)測定

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．觀測一階系統(tǒng)在階躍和斜坡輸入信號(hào)作用下的瞬態(tài)響應(yīng)。

2．根據(jù)一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線確定一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。

二、試驗(yàn)儀器

1．控制理論電子模擬試驗(yàn)箱一臺(tái)。

2．雙蹤低頻慢掃描示波器一臺(tái)。3．萬用表一只。

三、試驗(yàn)原理

圖2-1為一階系統(tǒng)的方框圖。它的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

C(s)1?R(s)TS?1令r(t)?1，即R(s)?1，S則其輸出為圖2-1

C(s)?111對(duì)上式取拉氏變換，得??1S(TS?1)SS?T?tTC(t)?1?e它的階躍響應(yīng)曲線如圖2-2所示。

?1當(dāng)t=T時(shí)，C(t)?1?e?0.632。

這表示當(dāng)C（t）上升到穩(wěn)定值的63.2%時(shí),對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T。根據(jù)這個(gè)原理，由圖2-2可測得一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T。

1，2S11TT系統(tǒng)的輸出為C(s)?2?2??1SS?S(TS?1)ST當(dāng)r（t）=t，即R(s)?即C(t)?t?T(1?e?tT)

?tT由于e(t)?r(t)?T(1?e)，所以當(dāng)t→∞時(shí)，e（∞）=ess=T。這說明一階系統(tǒng)能

跟蹤斜坡信號(hào)輸入，但有穩(wěn)態(tài)誤差存在。其誤差的大小為系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T。圖2-2

四、試驗(yàn)內(nèi)容

1．根據(jù)圖2-1所示的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的模擬試驗(yàn)線路圖。

2．當(dāng)r（t）=1V時(shí)，觀測并記錄一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T為1S和0.1S時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)曲

線,并標(biāo)注時(shí)間坐標(biāo)軸。

3．當(dāng)r（t）=t時(shí)，觀測并記錄一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)T為1S和0.1S時(shí)的響應(yīng)曲線。

五、試驗(yàn)報(bào)告

1．根據(jù)試驗(yàn)，畫出一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T=1S時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線，并由實(shí)測的曲線

求得時(shí)間常數(shù)T。

2．觀測并記錄一階系統(tǒng)的斜坡響應(yīng)曲線，并由圖確定跟蹤誤差ess，這一誤差值與由終值定理求得的值是否相等？分析產(chǎn)生誤差的原因。

六、試驗(yàn)思考題

1．一階系統(tǒng)為什么對(duì)階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零，而對(duì)單位斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為T？

2．一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)能否由其單位階躍響應(yīng)求得？試說明之。

試驗(yàn)三二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．觀測在不同參數(shù)下二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并測出超調(diào)量?p、峰值時(shí)間tp和調(diào)整

時(shí)間ts。

2．研究增益K對(duì)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響。

二、試驗(yàn)原理

圖3-1

圖3-1為二階系統(tǒng)的方框圖。它的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

k?n2(T1T2)C(s)?2?22SKR(s)S?S?2??nS??n?T1(T1T2)

由上式求得

?n?K(T1T2)??T2(4T1K)

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