自控實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)過(guò)渡過(guò)程（1）研究二階系統(tǒng)的特征參量對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響；（2）研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（3）熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對(duì)三階系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容1.典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析（1）結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1所示2）對(duì)應(yīng)的模擬電路圖3）理論分析開(kāi)環(huán)增益系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為開(kāi)環(huán)增益（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容先算出臨界阻尼、欠阻尼、過(guò)阻尼時(shí)電阻R的理論值，再將理論值應(yīng)用與模擬電路中,觀察二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)定性，應(yīng)與理論分析基本吻合。在此實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中自然振蕩角頻率阻尼比：2.典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析1）結(jié)構(gòu)框圖2）模擬電路圖：如圖1.2-2所示。3）理論分析其中系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為其中），系統(tǒng)的特征方程為），系統(tǒng)的特征方程為（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前由Routh判斷得Routh行列式為120120為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列各值應(yīng)為正數(shù)所以有系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)臨界穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定得0〈K〈12 — R〉41.7KQK=12 — R=41.7KQK>12 — R〈41.7KQ四、實(shí)驗(yàn)步驟1?將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V,周期為10s左右2.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試按模擬電路圖1.2-2接線，將1中的方波信號(hào)戒指輸入端，取R=10K。用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線C(t),測(cè)量并記錄超調(diào)Mp、峰值時(shí)間Tp和調(diào)節(jié)時(shí)間Ts。R=10K：分別按R=60K;160K;200K;改變系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線C(t),測(cè)量并記錄性能指標(biāo)Mp、Tp和Ts，及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測(cè)量值和計(jì)算值進(jìn)行比較(實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1.2-1中，表1.2-2中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。R=50K：R=160K：R=200K：表1.2-1參數(shù)項(xiàng)目R(KQ)K3nZC(tp)C(oo)Mp(%)tp(s)ts(s)響應(yīng)情況理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值0<E<1欠阻尼1020100.251.4144240.320.341.61.9衰減振蕩5041.1111200.850.751.61.6E=1臨界阻尼1601.252.51無(wú)1無(wú)無(wú)1.91.5單調(diào)指數(shù)2〉1過(guò)阻尼2001無(wú)1無(wú)無(wú)2.92.5單調(diào)指數(shù)3.典型三階系統(tǒng)的性能按圖1.2-4接線，將1中的方波信號(hào)接至輸入端，取R=30K。觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄波形R=30K：(3)減小開(kāi)環(huán)增益(R=41.7K;100K)，觀察響應(yīng)曲線，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1.2-3中。表1.2-4中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。(略)R=41.7K：R=100K:

表1.2-3R(KQ)開(kāi)環(huán)増益K穩(wěn)定性3016.7不穩(wěn)定發(fā)散41.712臨界穩(wěn)定等幅振蕩1005穩(wěn)定衰減收斂五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與討論1.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)參考測(cè)試值見(jiàn)表1.2-2。表1.2-2參數(shù)項(xiàng)目R(KQ)KsnZC(tp)C()Mp(%)tp(s)ts(s)響應(yīng)情況理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值0<E<1欠阻尼1020101/41.4144430.320.381.61.5衰減振蕩5041.1111100.850.91.61.72=1臨界阻尼1605/42.51無(wú)1無(wú)無(wú)1.92.5單調(diào)指數(shù)2>1過(guò)阻尼2001無(wú)1無(wú)無(wú)2.93.5單調(diào)指數(shù)其中

2、典型三階系統(tǒng)在不同開(kāi)環(huán)增益下的響應(yīng)情況實(shí)驗(yàn)參考測(cè)試值見(jiàn)表1.2-4。表1.2-4R(KQ)開(kāi)環(huán)增益K穩(wěn)定性3016.7不穩(wěn)定發(fā)散41.712臨界穩(wěn)定等幅振蕩1005穩(wěn)定衰減收斂3、注意：在做實(shí)驗(yàn)前一定要進(jìn)行對(duì)象整定，否則將會(huì)導(dǎo)致理論值和實(shí)際測(cè)量值相差較大。4、由于實(shí)驗(yàn)箱上各元件不一定完全精確、測(cè)量誤差等因素的存在導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理想實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定差距屬正?，F(xiàn)象，并非實(shí)驗(yàn)失敗。實(shí)驗(yàn)二線性系統(tǒng)的根軌跡分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）根據(jù)對(duì)象的開(kāi)環(huán)傳函，作出根軌跡圖（2）掌握用根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性（3）通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證根軌跡方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容實(shí)驗(yàn)對(duì)象的結(jié)構(gòu)框圖：如圖2.1-1所示模擬電路構(gòu)成：如圖2.1-2所示系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為K=500KQ/R,開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為繪制根軌跡由開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式中最高階次n=3，故根軌跡分支數(shù)為3。開(kāi)環(huán)有三個(gè)極點(diǎn):實(shí)軸上的根軌跡起始于0、-1、-2，其中-2終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處起始于0和T的兩條根軌跡在實(shí)軸上相遇后分離，分離點(diǎn)為顯然不在根軌跡上，所以為系統(tǒng)的分離點(diǎn)。將帶入特征方程（3）根軌跡與虛軸的交點(diǎn)將S=jW代入特征方程可得：根據(jù)以上計(jì)算，將這些數(shù)值標(biāo)注在S平面上，并連成光滑的粗實(shí)線，如下圖所示。圖上的粗實(shí)線就稱為該系統(tǒng)的根軌跡。其箭頭表示隨著K值的增加，根軌跡的變化趨勢(shì)，而標(biāo)注的數(shù)值則代表與特征根位置相應(yīng)的開(kāi)環(huán)增益K的數(shù)值。根據(jù)根軌跡圖分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性根據(jù)圖所示的根軌跡圖，當(dāng)開(kāi)環(huán)增益K由零變化到無(wú)窮大時(shí)，可以獲得系統(tǒng)的下述性能：R=500/K。當(dāng)K=3,即R=166KQ時(shí)，閉環(huán)極點(diǎn)有一對(duì)在虛軸上的根，系統(tǒng)等幅振蕩，臨界穩(wěn)定。當(dāng)K>3，即R〈166KQ時(shí)，兩條根軌跡進(jìn)入S右半平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)0〈K〈3,即R〉166KQ時(shí)，兩條根軌跡進(jìn)入S左半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定。上述分析表明，根軌跡與系統(tǒng)性能之間有密切的聯(lián)系。利用根軌跡不僅能夠分析閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能以及參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，而且還可以根據(jù)對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)特性的要求確定可變參數(shù)和調(diào)整開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)位置以及改變它們的個(gè)數(shù)。這就是說(shuō)，根軌跡法可以用來(lái)解決線性系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。由于他們是一種圖解求根的方法，比較直觀，避免了求解高階系統(tǒng)特征根的麻煩，所以，根軌跡在工程實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用。四、實(shí)驗(yàn)步驟繪制根軌跡圖：實(shí)驗(yàn)前根據(jù)對(duì)象傳函畫(huà)出對(duì)象的根軌跡圖，對(duì)其穩(wěn)定性及暫態(tài)性能做出理論上的判斷。并確定各種狀態(tài)下系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K的取值及相應(yīng)的電阻值R。將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為lv,周期為10左右。注意：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于“ST”端和“S”端短接，運(yùn)放具有鎖零功能。而該對(duì)象的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，看不全整個(gè)響應(yīng)過(guò)程，此時(shí)只需在響應(yīng)過(guò)程中將信號(hào)源中的“ST”端和“S”端之間的短路塊拔掉即可。按模擬電路圖接線，并且要求對(duì)系統(tǒng)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整定；將2中的方波信號(hào)加至輸入端。4?改變對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益，即改變電阻R的值，用示波器的"CH1”和“CH2”表筆分別測(cè)量輸入端和輸出端，觀察對(duì)象的時(shí)域響應(yīng)曲線，應(yīng)該和理論分析吻合。發(fā)散(小于166K)：臨界穩(wěn)定（R=166KQ）：收斂（大于166K）：五、實(shí)驗(yàn)思考與討論1、如何通過(guò)改造根軌跡來(lái)改善系統(tǒng)的品質(zhì)？答：可通過(guò)增加開(kāi)環(huán)的零、極點(diǎn)來(lái)改造根軌跡,來(lái)改善系統(tǒng)的品質(zhì)2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于“ST”端和“S”端短接，運(yùn)放具有鎖零功能。而該對(duì)象的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，看不全整個(gè)響應(yīng)過(guò)程，此時(shí)只需在響應(yīng)過(guò)程中將信號(hào)源中的“ST”端和“S”端之間的短路塊拔掉即可。此次實(shí)驗(yàn)中對(duì)象須嚴(yán)格整定，否則可能會(huì)導(dǎo)致和理論值相差較大。實(shí)驗(yàn)三線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握波特圖的繪制方法及由波特圖來(lái)確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函（2）掌握試驗(yàn)方法測(cè)量系統(tǒng)的波特圖二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC（或TD-ACS）教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容（一）實(shí)驗(yàn)原理頻率特性當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí)，線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)相應(yīng)具有隨頻率（由0變至）而變化的特性。頻率響應(yīng)法的基本思想是：盡管控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不是正弦函數(shù)，而是其他形式的周期函數(shù)或非周期函數(shù)，但是，實(shí)際上的周期信號(hào)，都能滿足狄利克萊條件，可以用富式級(jí)數(shù)展開(kāi)為各種諧波分量，而非周期信號(hào)也可以使用富式積分表示為連續(xù)的頻譜函數(shù)。因此，根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)，可推算出系統(tǒng)在任意周期信號(hào)或非周期信號(hào)作用下的運(yùn)動(dòng)情況。線性系統(tǒng)的頻率特性系統(tǒng)的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)具有和正弦輸入信號(hào)的幅值比和相位差幅值比隨角頻率（w由0變到8）變化的特性。而和相位差恰好是函數(shù)中的模和福角。所以只要把系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中令，s=jw，即可得到稱為系統(tǒng)的頻率特性或頻率傳遞函數(shù)。當(dāng)w隨頻率w的變化特性成為幅頻特性， 隨頻率w的變化特性稱為相頻特性。幅頻特性和相頻特性結(jié)合在一起時(shí)稱為頻率特性。頻率特性的表達(dá)式（1） 對(duì)數(shù)頻率特性：又稱波特圖，它包括對(duì)數(shù)幅頻和對(duì)數(shù)相頻兩條曲線，是頻率響應(yīng)法中廣泛使用的一組曲線。這兩組曲線連同它們的坐標(biāo)組成了對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。對(duì)數(shù)頻率特性圖的優(yōu)點(diǎn)：它把各串聯(lián)環(huán)節(jié)幅值的乘除化為加減運(yùn)算，簡(jiǎn)化了開(kāi)環(huán)頻率特性的計(jì)算與作圖。利用漸近直線來(lái)繪制近似的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線，而且對(duì)數(shù)相頻特性曲線具有奇對(duì)稱于轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)的性質(zhì)，這些可使作圖大為簡(jiǎn)化。通過(guò)對(duì)數(shù)的表達(dá)式，可以在一張圖上既能繪制出頻率特性的中高頻率特性，又能清晰地畫(huà)出其低頻特性（2） 極坐標(biāo)圖（或稱為奈奎斯特圖）（3） 對(duì)數(shù)幅相圖（或稱為尼科爾斯圖）本次實(shí)驗(yàn)中，采用對(duì)數(shù)頻率特性圖來(lái)進(jìn)行頻域響應(yīng)的分析研究。試驗(yàn)中提供了兩種實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法：直接測(cè)量和間接測(cè)量。直接頻率特性的測(cè)量用來(lái)直接測(cè)量對(duì)象的輸出憤率特性，適用于：時(shí)域啊應(yīng)曲線收斂的對(duì)象（如慣性環(huán)節(jié)）該方法在時(shí)域1曲線窗口將信號(hào)源和被測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線顯示出來(lái)，直接測(cè)量對(duì)象輸出與信號(hào)源的相位差及幅值衰減情況，就可得到對(duì)象的頻率特性。間接頻率特性的測(cè)量用來(lái)測(cè)量閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)特性，因?yàn)橛行┚€性系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)時(shí)域響應(yīng)曲線發(fā)散，幅值不易測(cè)量，可將其構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋穩(wěn)定系統(tǒng)后，通過(guò)測(cè)量信號(hào)源、反饋信號(hào)誤差信號(hào)的關(guān)系，從而推導(dǎo)出對(duì)象的開(kāi)環(huán)頻率特性。舉例說(shuō)明間接和直接頻率特性測(cè)量方法的使用（1）間接頻率特性測(cè)量方法①對(duì)象為積分環(huán)節(jié)：1/0.1S由于積分環(huán)節(jié)的開(kāi)環(huán)時(shí)域響應(yīng)曲線不收斂，穩(wěn)態(tài)幅值無(wú)法測(cè)出，我們采用間接測(cè)量的方式，將其構(gòu)成閉環(huán)，根據(jù)閉環(huán)時(shí)的反饋及誤差的相互關(guān)系得出積分環(huán)節(jié)的頻率特性。②積分環(huán)節(jié)構(gòu)成單位負(fù)反饋模擬電路如圖3.1-1所示。③理論依據(jù)開(kāi)環(huán)特性為：采用對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性表示，則上式表示為其中G(jw)為積分環(huán)節(jié)，所以要將反饋信號(hào)誤差信號(hào)的幅值及相位按上式計(jì)算出來(lái)即可得積分環(huán)節(jié)的波特圖。測(cè)量方式：實(shí)驗(yàn)中采用間接方式，只須將兩路表筆CH1和CH2來(lái)測(cè)量圖中反饋測(cè)量點(diǎn)和誤差測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)移動(dòng)游標(biāo)，確定兩路信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位和幅值關(guān)系，即可間接得出積分環(huán)節(jié)的波特圖。(2)直接頻率特性測(cè)量方法只要環(huán)節(jié)的時(shí)域響應(yīng)曲線收斂就不用構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)而采用直接測(cè)量法直接測(cè)量輸入、輸出信號(hào)的幅值和相位關(guān)系，就可得出環(huán)節(jié)的頻率特性1、實(shí)驗(yàn)對(duì)象：選擇一階慣性其傳遞函數(shù)2、結(jié)構(gòu)框圖3、模擬電路圖4、測(cè)量方式：實(shí)驗(yàn)中選擇直接測(cè)量方式，用CH1路表筆測(cè)輸出測(cè)量端，通過(guò)移動(dòng)游標(biāo)，測(cè)得輸出信號(hào)與輸入信號(hào)源的幅值和相位關(guān)系，直接得出一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的頻率特性測(cè)試虛擬儀器進(jìn)行測(cè)試，畫(huà)出對(duì)象波特圖和極坐標(biāo)圖。實(shí)驗(yàn)對(duì)象的結(jié)構(gòu)框圖模擬電路圖開(kāi)環(huán)傳函為：閉環(huán)傳函：得轉(zhuǎn)折頻率w=10rad/s,阻尼比E=0.5四、實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果此次實(shí)驗(yàn)采用直接測(cè)量方法測(cè)量對(duì)象的閉環(huán)頻率特性及間接測(cè)量方法測(cè)量對(duì)象的頻率特性。實(shí)驗(yàn)接線TD—ACC+的接線：將信號(hào)源單元的“ST”插針?lè)謩e與“S”插針和“+5V”插針斷開(kāi)，運(yùn)放的鎖零控制端“ST”此時(shí)接至示波器單元的“SL”插針處，鎖零端受〃SL〃來(lái)控制。將示波器單元的“SIN”接至信號(hào)輸入端。TD-ACS的接線：將信號(hào)源單元的“ST”插針?lè)謩e與“S”插針和“+5”插針斷開(kāi)，運(yùn)放的鎖零控制端“ST”此時(shí)接至控制計(jì)算機(jī)單元的“DOUTO”插針處，鎖零端受“DOUTO”來(lái)控制，將數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的“/CS”接至控制計(jì)算機(jī)的“/I0Y1”，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的“0UT1”，接至圖的信號(hào)輸入端.直接測(cè)量方法（測(cè)對(duì)象的閉環(huán)頻率特性）（1） “CH1"路表筆插至圖315中的4#運(yùn)放的輸出端。（2） 打開(kāi)集成軟件中的頻率特性測(cè)量界面，彈出時(shí)域窗口，點(diǎn)擊按鈕，在彈出的窗口中根據(jù)需要設(shè)置好幾組正弦波信號(hào)的角頻率和幅值，選擇測(cè)量方式為“直接測(cè)量，每組參數(shù)應(yīng)選擇合適的波形比例系數(shù)，具體如下圖所示（3）確認(rèn)設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)后點(diǎn)擊 按鈕，發(fā)送一組參數(shù)，待測(cè)試完畢，顯示時(shí)域波形，此時(shí)需要用戶自行移動(dòng)游標(biāo)，將兩路游標(biāo)同時(shí)放置在兩路信號(hào)的相鄰的波峰（波谷）處，像在47來(lái)確定兩路信號(hào)的相彬，兩路信號(hào)的幅值系統(tǒng)將自動(dòng)動(dòng)讀出，重復(fù)操作，直到所有參數(shù)測(cè)量完畢。（4）待所有參數(shù)測(cè)量完畢后點(diǎn)擊B按鈕，彈出波特圖窗口，觀察所測(cè)得的波特圖，該圖由若千點(diǎn)構(gòu)成幅頻和相頻上同一角頻率下兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)―組參數(shù)下的測(cè)量結(jié)果。點(diǎn)擊極坐標(biāo)圖按鈕G，可以得到對(duì)象的閉環(huán)極坐標(biāo)如下:（5）根據(jù)所測(cè)圖形可適當(dāng)修改正弦波信號(hào)的角頻率和幅值重新測(cè)量，達(dá)到滿意的效果。間接測(cè)量方法：（測(cè)對(duì)象的開(kāi)環(huán)頻率特性）將示波器的“CH1”接至3#運(yùn)放的輸出端“CH2”接至1#運(yùn)放的輸出端，按直接測(cè)量的參數(shù)將參數(shù)設(shè)置好.將測(cè)量方式改為“間接”測(cè)量，此時(shí)相位差是反饋信號(hào)和環(huán)波特圖如下：誤差信號(hào)的相位差，應(yīng)將兩根游標(biāo)放在反饋和誤差信號(hào)上，測(cè)得對(duì)象的開(kāi)環(huán)波特圖如下：測(cè)得對(duì)象的開(kāi)環(huán)極坐標(biāo)圖如下：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）測(cè)量過(guò)程中要去除運(yùn)放本身的反相的作用，即保持兩路測(cè)量點(diǎn)的相位關(guān)系與運(yùn)放無(wú)關(guān)，所以在測(cè)量過(guò)程中可能要適當(dāng)加入反相器，濾除由運(yùn)放所導(dǎo)致的相位問(wèn)題（2）測(cè)量過(guò)程中，可能會(huì)由于所測(cè)信號(hào)幅值衰減太大，信號(hào)很難讀出，須放大，若放大的比例系數(shù)不合適，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差較大，所以要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整誤差或反饋比例系數(shù)實(shí)驗(yàn)四線性系統(tǒng)的校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握系統(tǒng)矯正的方法，重點(diǎn)了解串聯(lián)校正；（2）根據(jù)期望的時(shí)域性能指標(biāo)推導(dǎo)出二階系統(tǒng)的串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容所謂校正就是指在系統(tǒng)中加入一些機(jī)構(gòu)或裝置（其參數(shù)可以根據(jù)需要而調(diào)整），是系統(tǒng)特性發(fā)生變化，從而滿足系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。按校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式，可分為串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合控制校正三種。串聯(lián)校正是在主反饋回路之內(nèi)采用的校正方式串聯(lián)校正裝置串聯(lián)在前向通路上，一般接在誤差監(jiān)測(cè)點(diǎn)之后和放大器之前。本次實(shí)驗(yàn)主要介紹串聯(lián)校正方法。原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)的模擬電路圖，系統(tǒng)閉環(huán)傳由圖可知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)：，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：系統(tǒng)的特征參量Wn=6.32,E=0.158系統(tǒng)的性能指標(biāo)Mp=60%,Ts=4s，靜態(tài)誤差系數(shù)Kv=20(1/s)期望校正后系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求采用串聯(lián)校正的方法，是系統(tǒng)滿足下述性能指標(biāo)：Mp〈=25%,Ts〈=1s，靜態(tài)誤差系數(shù)Kv>20(1/s)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的理論推導(dǎo)得E〉=0.4,Wn〉=10，校正后的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為由期望值得：，則K220。校正后系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為43取=0.5,則T=0.05s,Wn=20,滿足Wn^lO,得校正后開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，且采用串聯(lián)校，加校，且采用串聯(lián)校，加校因?yàn)樵到y(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為正，所以串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為正環(huán)節(jié)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖為對(duì)應(yīng)的模擬電路圖：見(jiàn)圖1.3-4四、實(shí)驗(yàn)步驟1?將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V,周期為10s左右2.測(cè)量系統(tǒng)的性能指標(biāo)（1）按圖1.3-2接線。將1中的方波信號(hào)加至輸出端。（2）用示波器的“CH1”和“CH2”表筆測(cè)量輸入端和輸出端。計(jì)算響應(yīng)曲線的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。|T1T2|468.Sms |V1 -517.Emv1/|T1T2|-2.13Hz |V1V2|-517啟mvMp（%）=60%、ts（s）=4s3.測(cè)量校正系統(tǒng)的性能指標(biāo)（1）按圖1.3-4解線。將1中的方波信號(hào)加至輸入端（2）用示波器的“CHI”和“CH2”表筆測(cè)量輸入端和輸出端。計(jì)算響應(yīng)曲線的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間，是否達(dá)到期望值，若未達(dá)到，請(qǐng)仔細(xì)檢查接線（包括阻容值）。|T1-T2|=468.8ms |V1-V2|=258.8mvMp(%)=19.5%、ts(s)=0.46s五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析下面列出未校正和校正后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。（供參考）實(shí)驗(yàn)五模擬PID閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解模擬PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的各種部分構(gòu)成。（2） 掌握模擬PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC（或TD-ACS）教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容模擬PID控制閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)框圖本實(shí)驗(yàn)采用模擬PID調(diào)節(jié)器，PWM發(fā)生環(huán)節(jié)、驅(qū)動(dòng)電路、測(cè)溫元件、轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成閉環(huán)溫控系統(tǒng)。首先由給定電壓與反饋值相減形成偏差，對(duì)偏差再進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID調(diào)節(jié)器的