自动控制原理 实验二 系统的动态性能与稳态研究

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自控原理实验报告答案

自控原理实验报告答案

一、实验目的1. 理解自动控制原理的基本概念和基本分析方法。

2. 掌握典型环节的数学模型及其传递函数。

3. 熟悉控制系统时域性能指标的测量方法。

4. 通过实验验证理论知识,提高实际操作能力。

二、实验原理自动控制原理是研究如何利用自动控制装置对生产过程进行自动控制的一门学科。

本实验通过模拟典型环节的电路和数学模型,研究系统的动态特性和稳态特性。

三、实验内容1. 比例环节(P)的模拟实验。

2. 积分环节(I)的模拟实验。

3. 比例积分环节(PI)的模拟实验。

4. 比例微分环节(PD)的模拟实验。

5. 比例积分微分环节(PID)的模拟实验。

四、实验步骤1. 按照实验指导书的要求,搭建实验电路。

2. 调整实验参数,记录系统响应曲线。

3. 分析系统响应曲线,计算系统性能指标。

4. 根据实验结果,验证理论知识。

五、实验数据记录1. 比例环节(P)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差2. 积分环节(I)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 稳态误差3. 比例积分环节(PI)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差4. 比例微分环节(PD)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差5. 比例积分微分环节(PID)实验数据记录: - 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差六、实验结果与分析1. 比例环节(P)实验结果:- 系统响应速度快,但稳态误差较大。

- 调节时间短,超调量较小。

2. 积分环节(I)实验结果:- 系统稳态误差为零,但响应速度较慢。

3. 比例积分环节(PI)实验结果:- 系统稳态误差较小,调节时间适中,超调量适中。

4. 比例微分环节(PD)实验结果:- 系统响应速度快,稳态误差较小,超调量适中。

5. 比例积分微分环节(PID)实验结果:- 系统响应速度快,稳态误差较小,超调量适中。

七、实验结论1. 通过实验,验证了典型环节的数学模型及其传递函数。

自控原理实验报告

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自动控制原理实验报告目录2.2典型环节模拟电路及其数学模型1. 实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验步骤5. 实验数据记录3.1典型二阶系统模拟电路及其动态性能分析1. 实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验步骤5. 实验数据纪录3.4三阶控制系统的稳定性分析1. 实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验步骤5. 实验数据记录3.5基于Matlab告诫控制系统的时域响应动态性能分析1. 实验目的2. 实验内容3. 实验数据纪录4.1基于Matlab控制系统的根轨迹及其性能分析1. 实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验步骤5. 实验数据记录5.4 基于MATLAB控制系统的博德图及其频域分析1. 实验目的2. 实验原理3. 实验内容4. 实验步骤5. 实验数据记录2.2典型环节模拟电路及其数学模型1.实验目的1)掌握典型环节模拟电路的构成,学习运用模拟电子组件构造控制系统。

2)观察和安装个典型环节的单位节阶跃响应曲线,掌握它们各自特性。

3)掌握各典型环节的特性参数的测量方法,并根据阶跃响应曲线建立传递函数。

2.实验原理本实验通过实验测试法建立控制系统的实验模型。

实验测试法是人为地给系统施加某种测试信号,记录基本输出响应,并用适当的数学模型区逼近。

常用的实验测试法有三种:时域测试法,频域测试法和统计相关测试法。

通过控制系统的时域测试,可以测量系统的静态特性和动态特性指标。

静态特性是指系统稳态是的输入与输出的关系,用静态特性参数来表征,如增益和稳态误差。

动态性能指标是表征系统输入一定控制信号,输出量随时间变化的响应,常用的动态性能指标有超调量、调节时间、上升时间、峰值时间和振荡次数等。

静态特性可以采用逐点测量法,及给新一个输入量,新颖测量被控对象的一个稳态输出量,利用一组数据绘出静态特性曲线求出其斜率,就可以确定被测对象的增益。

动态特性可以采用阶跃响应或脉冲响应测试法,给定被测对象施加阶跃输入信号或脉冲信号,利用示波器或记录仪测量被测对象的输出响应,如为使测量尽可能的得到理想的数学模型,应注意以下几点:1)被测对象应处于实际经常使用的负荷情况,并且在较为稳定的状态下进行测试。

自动控制原理实验指导书

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⾃动控制原理实验指导书⽬录第⼀章⾃动控制原理实验 (1)实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性 (1)实验⼆典型⼆阶系统的动态特性 (4)实验三典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 (6)实验四调节系统的稳态误差分析 (8)实验五三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 (11)实验六单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 (13)实验七典型⾮线性环节的模拟⽅法 (15)实验⼋线性系统的相平⾯分析 (17)第⼆章控制理论实验箱及DS3042M(40M)⽰波器简介 (19)第⼀节⾃动控制理论实验箱的简介 (19)第⼆节数字存储⽰波器简介 (20)第⼀章⾃动控制原理实验实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性⼀、实验⽬的1、掌握⽐例、积分、实际微分及惯性环节的模拟⽅法。

2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。

⼆、实验设备及器材配置1、⾃动控制理论实验系统。

2、数字存储⽰波器。

3、数字万⽤表。

4、各种长度联接导线。

三、实验内容分别模拟⽐例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节,输⼊阶跃信号,观察变化情况。

1、⽐例环节实验模拟电路见图1-1所⽰传递函数:K R R V V I -=-=120阶跃输⼊信号:2V实验参数:(1) R 1=100K R 2=100K(2) R 1=100K R 2=200K2、积分环节实验模拟电路见图1-2所⽰传递函数:ST V V I I O 1-= ,其中T I阶跃输⼊信号:2V 实验参数:(1) R=100K C=1µf(2) R=100K C=2µf 3、实际微分环节实验模拟电路见图1-3所⽰传递函数:K ST S T V V D D I O +-=1 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输⼊信号:2V实验参数:(1) R 1=100K R 2=100K (2)R 1=100K R 2=200K C=1µf4、惯性环节实验模拟电路见图1-4所⽰传递函数:1+-=TS K V V I O 其中 T=R 2C K=12R R 阶跃输⼊:2V 实验参数:(1) R 1=100K R 2=100K C=1µf(2) R=100K R 2=100K C=2µfR四、实验步骤1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。

自动控制原理实验实验指导书

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自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应(验证性实验) (1)实验三控制系统的稳定性分析(验证性实验) (9)实验三系统稳态误差分析(综合性实验) (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路,了解电路参数对环节特性的影响。

2.学习典型环节阶跃响应测量方法,并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。

二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路,并测量其阶跃响应。

1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。

2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。

3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。

4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。

5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。

6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。

三、实验报告1.画出惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的模拟电路图,用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。

2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数,并与由模拟电路计算的结果相比较。

附1:预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2:由模拟电路推导传递函数的参考方法1. 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式:整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ,R 2C=T ,则系统的传递函数可写成下面的形式:()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下:/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下:/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下:/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2. 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式:(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈,则可将R4忽略,则可将两边化简得到传递函数如下: 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +, T=2323R R C R R +,则系统的传递函数可写成下面的形式:()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时,单位脉冲响应不稳定,讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下:()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下:(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应(验证性实验)一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。

实验2二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验

实验2二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验

实验室二二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验一.实验目的1.熟悉二阶模拟系统的组成。

2.研究二阶系统分别工作在等几种状态下的阶跃响应。

3.学习掌握动态性能指标的测试方法,研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。

二,实验内容1.ZY17AutoC12BB自动控制原理实验箱。

2.双踪低频慢扫示波器。

四.实验原理典型二阶系统的方法块结构图如图2.1所示:图2.1其开环传递函数为,为开环增益。

其闭环传递函数为,其中取二阶系统的模拟电路如图2.2所示:该电路中该二阶系统的阶跃响应如图所示:图2.3.1,2.3.2,2.3.3,2.3.4和2.3.5分别对应二阶系统在过阻尼,临界阻尼,欠阻尼,不等幅阻尼振荡(接近于0)和零阻尼(=0)几种状态下的阶跃响应曲线。

改变元件参数Rx大小,可研究不同参数特征下的时域响应。

当Rx为50k时,二阶系统工作在临界阻尼状态;当Rx<50K时,二阶系统工作在过阻尼状态;当Rx>50K时,二阶系统工作在欠阻尼状态;当Rx继续增大时,趋近于零,二阶系统输出表现为不等幅阻尼振荡;当=0时,二阶系统的阻尼为零,输出表现为等幅振荡(因导线均有电阻值,各种损耗总是存在的,实际系统的阻尼比不可能为零)。

五. 实验步骤1.利用实验仪器,按照实验原理设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路。

此实验可使用运放单元(一),(二),(三),(五)及元器件单元中的可调电阻。

(1)同时按下电源单元中的按键开关S001,S002,再按下S003,调节可调电位器W001,使T006(-12V—+12V)输出电压为+1V,形成单位阶跃信号电路,然后将S001,S002再次按下关闭电源。

(2)按照图2.2连接好电路,按下电路中所用到运放单元的按键开关。

(3)用导线将连接好的模拟电路的输入端于T006相连接,电路的输出端与示波器相连接。

(4)同时按下按键开关S001,S002时,利用示波器观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性曲线,并由实验测出响应的超调量和调节时间,将结果记录下来。

自动控制原理实验——二阶系统的动态过程分析

自动控制原理实验——二阶系统的动态过程分析

实验二二阶系统的动态过程分析一、 实验目的1. 掌握二阶控制系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术。

2. 定量分析二阶系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。

3. 加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关,而与外作用无关”的性质。

4. 了解和学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和Simulink 实现方法。

二、 实验内容1. 分析典型二阶系统()G s 的ξ和n ω变化时,对系统的阶跃响应的影响。

2. 用实验的方法求解以下问题:设控制系统结构图如图2.1所示,若要求系统具有性能:%20%,1,p p t s σσ===试确定系统参数K 和τ,并计算单位阶跃响应的特征量d t ,r t 和s t 。

图2.1 控制系统的结构图3. 用实验的方法求解以下问题:设控制系统结构图如图2.2所示。

图中,输入信号()r t t θ=,放大器增益AK 分别取13.5,200和1500。

试分别写出系统的误差响应表达式,并估算其性能指标。

图2.2 控制系统的结构图三、实验原理任何一个给定的线性控制系统,都可以分解为若干个典型环节的组合。

将每个典型环节的模拟电路按系统的方块图连接起来,就得到控制系统的模拟电路图。

通常,二阶控制系统222()2nn nG ssωξωω=++可以分解为一个比例环节、一个惯性环节和一个积分环节,其结构原理如图 2.3所示,对应的模拟电路图如图2.4所示。

图2.3 二阶系统的结构原理图图2.4 二阶系统的模拟电路原理图图2.4中:()(),()()r cu t r t u t c t==-。

比例常数(增益系数)21RKR=,惯性时间常数131T R C=,积分时间常数242T R C=。

其闭环传递函数为:12221112()1()(1)crKU s TTKKU s T s T s K s sT TT==++++(0.1) 又:二阶控制系统的特性由两个参数来描述,即系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω。

自动控制原理实验二系统的动态性能与稳态研究

自动控制原理实验二系统的动态性能与稳态研究

自动控制原理实验二系统的动态性能与稳态研究系统的动态性能与稳态是自动控制原理中的重要概念,对于系统的分析和设计具有重要意义。

本实验将通过实际的控制系统,研究动态性能与稳态的相关特性。

实验目的:1.理解系统的动态性能和稳态的概念。

2.通过实验研究不同参数对系统动态性能和稳态的影响。

3.掌握如何调节参数以改善系统的动态性能和稳态。

实验器材:1.控制系统实验装置。

2.控制器。

3.传感器。

4.计算机及相关软件。

实验步骤:1.将控制系统实验装置连接好,包括传感器和执行器。

2.设置基本的控制系统参数,如比例增益、积分时间和微分时间。

3.对系统进行稳态分析,记录输出信号的稳定值。

4.通过改变控制器的参数,观察系统的动态响应特性。

例如,改变比例增益,观察系统的超调量和调节时间的变化。

5.改变积分时间和微分时间,观察系统的超调量和调节时间的变化。

6.对不同参数组合进行实验,总结参数与系统性能之间的关系。

实验结果:通过实验可以得到一些重要的结论:1.比例增益的增大可以减小超调量,但同时也可能引起系统的震荡。

2.积分时间的增大可以减小偏差,但也可能导致系统的不稳定。

3.微分时间的增大可以提高系统的稳定性,但也可能引起系统的震荡。

实验结论:本实验通过实际的控制系统,研究了动态性能和稳态的相关特性。

通过改变控制器的参数,可以调节系统的动态性能和稳态。

在实际应用中,需要根据具体的控制要求,选择合适的参数组合,以达到系统的稳定性和性能要求。

实验结果对于掌握自动控制原理中的动态性能和稳态概念,以及参数调节方法具有重要意义。

自动控制原理实验-典型系统的时域响应和稳定性分析

自动控制原理实验-典型系统的时域响应和稳定性分析

系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验班级:姓名:学号:组别:实验名称:典型系统的时域响应和稳定性分析实验时间:学生成绩:教师签名:批改时间:一、目的要求1.研究二阶系统的特征参量 (ξ、ωn) 对过渡过程的影响。

2.研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。

3.熟悉 Routh 判据,用 Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。

二、实验设备PC机一台,TD—ACC教学实验系统一套三、实验原理及内容1.典型的二阶系统稳定性分析(1) 结构框图:如图 1.2-1 所示。

图1.2-2(2) 对应的模拟电路图:如图 1.2-2 所示。

图1.2-2系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验班级:姓名:学号:组别:实验名称:实验时间:学生成绩:教师签名:批改时间:(3) 理论分析系统开环传递函数为:;开环增益:(4) 实验内容先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻 R 的理论值,再将理论值应用于模拟电路中,观察二阶系统的动态性能及稳定性,应与理论分析基本吻合。

在此实验中(图 1.2-2),系统闭环传递函数为:其中自然振荡角频率:2.典型的三阶系统稳定性分析(1) 结构框图:如图 1.2-3 所示。

系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验班级:姓名:学号:组别:实验名称:实验时间:学生成绩:教师签名:批改时间:图 1.2-3(2)模拟电路图:如图1.2-4 所示。

图 1.2-4(3)理论分析:系统的特征方程为:(4)实验内容:实验前由Routh 判断得Routh 行列式为:系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验班级:姓名:学号:组别:实验名称:实验时间:学生成绩:教师签名:批改时间:为了保证系统稳定,第一列各值应为正数,所以有五、实验步骤1.将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。

由于每个运放单元均设臵了锁零场效应管,所以运放具有锁零功能。

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《自控原理实验报告》
实验名称:实验二系统的动态性能与稳态研究实验数据记录与分析:
所有输出信号均接入一反相器再输入至示波器CH2通道。

实验1:分析二阶系统的ζ和ωn对系统动态性能的影响
经计算,实验一中二阶系统的闭环传递函数为G(s)=1
1+R
1000k
S+0.001S2实验一中调整时间选取的误差带为稳态值正负5%以内。

1.α=0
此时将内反馈回路断开。

系统的闭环传递环数G(s)=
1000
S2+1000
,响应函数曲线如图所示。

结论:此时,系统的自然无阻尼震荡频率ωn =31.62,阻尼比ζ=0,系统为一无阻尼的二阶系统,输出曲线为一等幅震荡的图像,系统等幅震荡周期理论值为198.692ms,实验中测量值为199.167ms。

2.α=0.13
此时,R=13K。

系统的闭环传递环数G(s)=
1000
S2+13S+1000
,响应函数曲线如图所示。

结论:此时,系统的自然无阻尼震荡频率ωn =31.62,阻尼比ζ=0.205,系统为一欠阻尼的二阶系统,输出曲线为一震荡后趋于平稳的图像。

理论上系统的输出曲线的超调量σ=51.79%,峰值时间为101.510ms,调节时间为462.812ms。

实验时系统的输出曲线的超调量σ=53.30%,峰值时间为101.667ms,调节时间为433.333ms。

3.α=0.33
此时,R=33K。

系统的闭环传递环数G(s)=
1000
S2+33S+1000
,响应函数曲线如图所示。

结论:此时,系统的自然无阻尼震荡频率ωn =31.62,阻尼比ζ=0.521,系统为一欠阻尼的二阶系统,输出曲线为一震荡后趋于平稳的图像。

理论上系统的输出曲线的超调量σ=14.69%,峰值时间为116.400ms,调节时间为182.105ms。

实验时系统的输出曲线的超调量σ=15.74%,峰值时间为115.000ms,调节时间为170.833ms。

4.α=0.44
此时,R=44K。

系统的闭环传递环数G(s)=
1000
S2+44S+1000
,响应函数曲线如图所示。

结论:此时,系统的自然无阻尼震荡频率ωn =31.62,阻尼比ζ=0.695,系统为一欠阻尼的二阶系统,输出曲线为一震荡后趋于平稳的图像。

理论上系统的输出曲线的超调量σ=4.79%,峰值时间为138.183ms,调节时间为136.513ms。

实验时系统的输出曲线的超调量σ=5.58%,峰值时间为133.333ms,调节时间为160.833ms。

5.α=0.63
此时,R=63K。

系统的闭环传递环数G(s)=
1000
S2+63S+1000
,响应函数曲线如图所示。

结论:此时,系统的自然无阻尼震荡频率ωn =31.62,阻尼比ζ=0.996,系统为一近似于临界阻尼的二阶系统,输出曲线为一快速上升后速度变缓,最终趋于平稳的图像。

理论上系统的输出曲线的超调量σ=0%,峰值时间为1111.931ms,调节时间为95.258ms。

实验时系统的输出曲线的超调量σ=0%,峰值时间为362.500ms,调节时间为362.500ms。

6.实验1结论分析:
在实验中α由0变化到0.63的过程中,我们选取的二阶系统经历了由欠阻尼到过阻尼的状态变化。

整个实验中,通过对传递函数的分析我们发现,系统的无阻尼自然振荡频率ωn全程保持为31.62Hz不变,而系统的阻尼比ζ由0变化到0.996,可见系统的状态逐渐由无阻尼过渡到欠阻尼再到接近于临界阻尼。

在这一过程中,通过图像我们可以看到,响应的图像由一等幅振荡的曲线逐渐变化为一为一快速上升后速度变缓,最终趋于平稳的曲线。

同时峰值时间tp逐渐变长,调整时间ts逐渐减小。

这一现象符合理论分析结果。

实验2:分析系统的结构与参数对系统的稳态误差的影响
1.0型系统
经计算,该系统的开环传递函数为G(s)=
R
(0.1S+1)(0.05s+1)100K
1.1.输入阶跃信号(幅值为2V)
理论上e ss0=
1
1+K P
×2V,K P=R
100K
1.1.1.R=100K
此时的稳态误差e ss0理论值为1V,实际测量值为1.02V
1.1.
2.R=300K
此时的稳态误差e ss0理论值为0.5V,实际测量值为0.53V
1.1.3.R=500K
此时的稳态误差e ss0理论值为0.33V,实际测量值为0.37V
1.1.4.R=700K
此时的稳态误差e ss0理论值为0.25V,实际测量值为0.28V
1.2.输入单位斜坡信号
理论上e ss0=
1
K V
×1V,K V=0
1.2.1.R=100K
此时的稳态误差e ss0理论值为无穷大,实际测量值为无穷大
1.2.2.R=300K
此时的稳态误差e ss0理论值为无穷大,实际测量值为无穷大
1.3.结论:0型系统在输入阶跃信号时,系统最终处于稳态,其稳态误差随这R
的增大而减小。

当输入单位斜坡信号的时候,其稳态误差为无穷大。

在实验中测量值与理论值基本一致。

2.1型系统
经计算,该系统的开环传递函数为G(s)=
R
S(0.05s+1)10K
2.1.输入阶跃信号(幅值为2V)
理论上e ss1=
1
1+K P
×2V,K P=∞
2.1.1.R=100K
此时的稳态误差e ss1理论值为0V,实际测量值为0V
2.1.2.R=300K
此时的稳态误差e ss1理论值为0V,实际测量值为0V
2.1.
3.R=500K
此时的稳态误差e ss1理论值为0V,实际测量值为0V
2.1.4.R=700K
此时的稳态误差e ss1理论值为0V,实际测量值为0V
2.2.输入单位斜坡信号
理论上e ss0=
1
K V
×1V,K V=R
10K
2.2.1.R=100K
此时的稳态误差e ss1理论值为0.1V,实际测量值为0.12V
2.2.2.R=300K
此时的稳态误差e ss1理论值为0.03V,实际测量值为0.03V
2.3.结论:1型系统在输入阶跃信号时,系统最终处于稳态,其稳态误差始终为
0。

当输入单位斜坡信号的时候,其稳态误差随R的增大而减小。

在实验中测量值与理论值基本一致。

3.实验2结论分析:
本实验中0型系统与1型系统经计算均为稳定系统,主要区别在于前者中的惯性环节,在后者被替换为积分环节。

在输入阶跃信号时,0型系统的稳态误差为一与电阻相关的常数,1型系统的稳态误差为无穷大。

在单位斜坡信号,0型系统的稳态误差为0,1型系统的稳态误差为一与电阻相关的常数。

实验心得体会:
通过此次实验,我充分理解了二阶欠阻尼系统的动态性能指标的相关含义与计算方法,并对这个知识点有了更深入的认识和体会。

我也深刻领悟到了0型,1型系统输入单位阶跃信号和单位斜坡信号的响应图像背后的数学含义和实际含义。

同时对于稳态误差的实际含义和相关的计算方法也有了更好的掌握与心得。




















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