自控实验报告
自动控制原理实验报告

自动控制原理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作,加深对自动控制原理的理解,掌握PID控制器的调节方法,并验证PID控制器的性能。
二、实验原理。
PID控制器是一种常见的控制器,它由比例环节(P)、积分环节(I)和微分环节(D)三部分组成。
比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小;积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小;微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。
PID控制器通过这三个环节的协同作用,可以实现对被控对象的精确控制。
三、实验装置。
本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。
四、实验步骤。
1. 将PID控制器与被控对象连接好,并接通电源。
2. 调节PID控制器的参数,使其逐渐接近理想状态。
3. 对被控对象施加不同的输入信号,观察PID控制器对输出信号的调节情况。
4. 根据实验结果,对PID控制器的参数进行调整,以达到最佳控制效果。
五、实验结果与分析。
经过实验,我们发现当PID控制器的比例系数较大时,控制效果会更为迅速,但会引起超调;当积分系数较大时,可以有效消除稳态误差,但会引起响应速度变慢;当微分系数较大时,可以有效抑制超调,但会引起控制系统的抖动。
因此,在实际应用中,需要根据被控对象的特性和控制要求,合理调节PID控制器的参数。
六、实验总结。
通过本次实验,我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法,加深了对自动控制原理的认识。
同时,我们也意识到在实际应用中,需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整,以实现最佳的控制效果。
七、实验心得。
本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼,更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。
只有通过实际操作,我们才能更好地理解和掌握知识,提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
八、参考文献。
[1] 《自动控制原理》,XXX,XXX出版社,2010年。
[2] 《PID控制器调节方法》,XXX,XXX期刊,2008年。
自动控制实训实验报告

一、实验目的1. 熟悉并掌握自动控制系统的基本原理和实验方法;2. 理解典型环节的阶跃响应、频率响应等性能指标;3. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理自动控制系统是指利用各种自动控制装置,按照预定的规律自动地完成对生产过程或设备运行状态的调节和控制。
本实验主要研究典型环节的阶跃响应和频率响应。
1. 阶跃响应:当系统受到一个阶跃输入信号时,系统输出信号的变化过程称为阶跃响应。
阶跃响应可以反映系统的稳定性、快速性和准确性。
2. 频率响应:频率响应是指系统在正弦输入信号作用下的输出响应。
频率响应可以反映系统的动态性能和抗干扰能力。
三、实验仪器与设备1. 自动控制实验箱;2. 双踪示波器;3. 函数信号发生器;4. 计算器;5. 实验指导书。
四、实验内容与步骤1. 阶跃响应实验(1)搭建实验电路,连接好实验箱和示波器。
(2)输入阶跃信号,观察并记录阶跃响应曲线。
(3)分析阶跃响应曲线,计算系统的超调量、上升时间、调节时间等性能指标。
2. 频率响应实验(1)搭建实验电路,连接好实验箱和示波器。
(2)输入正弦信号,改变频率,观察并记录频率响应曲线。
(3)分析频率响应曲线,计算系统的幅频特性、相频特性等性能指标。
3. 系统校正实验(1)搭建实验电路,连接好实验箱和示波器。
(2)输入阶跃信号,观察并记录未校正系统的阶跃响应曲线。
(3)根据期望的性能指标,设计校正环节,并搭建校正电路。
(4)输入阶跃信号,观察并记录校正后的阶跃响应曲线。
(5)分析校正后的阶跃响应曲线,验证校正效果。
五、实验结果与分析1. 阶跃响应实验(1)实验结果:根据示波器显示的阶跃响应曲线,计算得到系统的超调量为10%,上升时间为0.5s,调节时间为2s。
(2)分析:该系统的稳定性较好,但响应速度较慢,超调量适中。
2. 频率响应实验(1)实验结果:根据示波器显示的频率响应曲线,计算得到系统的幅频特性在0.1Hz到10Hz范围内基本稳定,相频特性在0.1Hz到10Hz范围内变化不大。
自控原理实验报告

一、实验目的1. 理解并掌握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在控制系统中的应用。
3. 熟悉控制系统的时间响应和频率响应分析方法。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理自动控制原理是研究控制系统动态性能和稳定性的一门学科。
本实验主要涉及以下几个方面:1. 典型环节:比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节等。
2. 控制系统:开环控制系统和闭环控制系统。
3. 时间响应:阶跃响应、斜坡响应、正弦响应等。
4. 频率响应:幅频特性、相频特性等。
三、实验内容1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节- 积分环节- 比例积分环节- 比例微分环节- 比例积分微分环节2. 典型环节的频率响应- 幅频特性- 相频特性3. 二阶系统的阶跃响应- 上升时间- 调节时间- 超调量- 峰值时间4. 线性系统的稳态误差分析- 偶然误差- 稳态误差四、实验步骤1. 典型环节的阶跃响应- 搭建比例环节、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实验电路。
- 使用示波器观察并记录各个环节的阶跃响应曲线。
- 分析并比较各个环节的阶跃响应曲线,得出结论。
2. 典型环节的频率响应- 搭建比例环节、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实验电路。
- 使用频率响应分析仪测量各个环节的幅频特性和相频特性。
- 分析并比较各个环节的频率响应特性,得出结论。
3. 二阶系统的阶跃响应- 搭建二阶系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录二阶系统的阶跃响应曲线。
- 计算并分析二阶系统的上升时间、调节时间、超调量、峰值时间等性能指标。
4. 线性系统的稳态误差分析- 搭建线性系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录系统的稳态响应曲线。
- 计算并分析系统的稳态误差。
五、实验数据记录与分析1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节:K=1,阶跃响应曲线如图1所示。
- 积分环节:K=1,阶跃响应曲线如图2所示。
自控综合实验报告

一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本原理,掌握控制系统设计的基本方法。
2. 学习使用Matlab/Simulink进行控制系统仿真,验证理论分析结果。
3. 掌握PID控制原理及其参数整定方法,实现系统的稳定控制。
4. 了解采样控制系统的特性,掌握采样控制系统的设计方法。
二、实验仪器与设备1. 计算机:一台2. Matlab/Simulink软件:一套3. 控制系统实验平台:一套(含传感器、执行器、控制器等)三、实验内容1. 连续控制系统设计(1)根据给定的系统传递函数,设计一个稳定的连续控制系统。
(2)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证理论分析结果。
(3)调整系统参数,观察系统性能的变化。
2. PID控制(1)根据给定的系统传递函数,设计一个PID控制器。
(2)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证PID控制器的效果。
(3)调整PID参数,观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统(1)根据给定的系统传递函数,设计一个采样控制系统。
(2)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证采样控制系统的效果。
(3)调整采样频率和控制器参数,观察系统性能的变化。
四、实验步骤1. 连续控制系统设计(1)建立系统传递函数模型。
(2)根据系统要求,选择合适的控制器类型(如PID控制器)。
(3)设计控制器参数,使系统满足稳定性、稳态误差和动态性能等要求。
(4)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证系统性能。
2. PID控制(1)根据系统传递函数,设计PID控制器。
(2)设置PID控制器参数,使系统满足性能要求。
(3)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证PID控制器的效果。
(4)调整PID参数,观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统(1)建立系统传递函数模型。
(2)根据系统要求,设计采样控制系统。
(3)设置采样频率和控制器参数,使系统满足性能要求。
(4)使用Matlab/Simulink进行仿真,验证采样控制系统的效果。
自控实验报告实验总结

一、实验背景随着现代工业和科技的飞速发展,自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
为了使学生更好地理解和掌握自动控制原理及其应用,我们进行了为期两周的自控实验。
本次实验旨在通过实际操作,加深对自动控制原理的理解,提高动手实践能力。
二、实验目的1. 熟悉自动控制实验的基本原理和方法;2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法;3. 学会运用实验仪器进行实验操作和数据分析;4. 提高团队合作意识和解决问题的能力。
三、实验内容1. 典型环节及其阶跃响应实验本实验通过模拟电路,研究了典型环节(比例环节、积分环节、微分环节)的阶跃响应。
通过改变电路参数,分析了参数对系统性能的影响。
2. 二阶系统阶跃响应实验本实验研究了二阶系统的阶跃响应,通过改变系统的阻尼比和自然频率,分析了系统性能的变化。
3. 连续系统串联校正实验本实验研究了连续系统串联校正方法,通过调整校正装置的参数,使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验本实验利用LabVIEW图形化编程方法,编写电机转速控制系统程序,熟悉PID参数对系统性能的影响,通过调节PID参数掌握PID控制原理。
四、实验结果与分析1. 典型环节及其阶跃响应实验通过实验,我们观察到不同环节的阶跃响应曲线。
在比例环节中,随着比例系数的增加,系统的超调量减小,但调整时间增加。
在积分环节中,随着积分时间常数增大,系统的稳态误差减小,但调整时间增加。
在微分环节中,随着微分时间常数增大,系统的超调量减小,但调整时间增加。
2. 二阶系统阶跃响应实验通过实验,我们分析了二阶系统的性能。
在阻尼比小于1时,系统为过阻尼状态,响应速度慢;在阻尼比等于1时,系统为临界阻尼状态,响应速度适中;在阻尼比大于1时,系统为欠阻尼状态,响应速度快。
3. 连续系统串联校正实验通过实验,我们掌握了串联校正方法。
通过调整校正装置的参数,可以使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验通过实验,我们学会了利用LabVIEW图形化编程方法,编写电机转速控制系统程序。
自控原理课程实验报告

一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 熟悉自动控制系统的典型环节,包括比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
3. 通过实验,验证自动控制理论在实践中的应用,提高分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态和稳态性能的学科。
本实验主要围绕以下几个方面展开:1. 典型环节:通过搭建模拟电路,研究典型环节的阶跃响应、频率响应等特性。
2. 系统校正:通过在系统中加入校正环节,改善系统的性能,使其满足设计要求。
3. 系统仿真:利用MATLAB等仿真软件,对自动控制系统进行建模和仿真,分析系统的动态和稳态性能。
三、实验内容1. 典型环节实验(1)比例环节:搭建比例环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析比例系数对系统性能的影响。
(2)积分环节:搭建积分环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析积分时间常数对系统性能的影响。
(3)比例积分环节:搭建比例积分环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析比例系数和积分时间常数对系统性能的影响。
(4)惯性环节:搭建惯性环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析时间常数对系统性能的影响。
(5)比例微分环节:搭建比例微分环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析比例系数和微分时间常数对系统性能的影响。
(6)比例积分微分环节:搭建比例积分微分环节模拟电路,观察其阶跃响应,分析比例系数、积分时间常数和微分时间常数对系统性能的影响。
2. 系统校正实验(1)串联校正:在系统中加入串联校正环节,改善系统的性能,使其满足设计要求。
(2)反馈校正:在系统中加入反馈校正环节,改善系统的性能,使其满足设计要求。
3. 系统仿真实验(1)利用MATLAB等仿真软件,对自动控制系统进行建模和仿真,分析系统的动态和稳态性能。
(2)根据仿真结果,优化系统参数,提高系统性能。
四、实验步骤1. 搭建模拟电路:根据实验内容,搭建相应的模拟电路,并连接好测试设备。
自控实验报告数据

一、实验基本情况实验名称:自控能力测试与分析实验目的:通过本实验,探究受试者的自控能力,分析其自控能力的影响因素,并探讨提高自控能力的有效方法。
实验时间:2023年X月X日至2023年X月X日实验地点:XX大学心理学实验室实验对象:随机抽取XX名大学生作为受试者,男女比例均衡。
实验工具:自控能力测试量表、实验指导手册、计时器、录音笔等。
实验流程:1. 实验准备:向受试者介绍实验目的、流程及注意事项,确保受试者理解并配合实验。
2. 实验实施:受试者按照指导手册进行自控能力测试,测试内容包括情绪控制、时间管理、诱惑抵制等。
3. 数据收集:记录受试者在实验过程中的表现及回答,使用录音笔记录实验过程。
4. 数据整理与分析:对收集到的数据进行分析,得出受试者的自控能力水平及影响因素。
二、实验内容1. 情绪控制测试(1)实验方法:受试者面对一系列情绪刺激,要求在规定时间内完成情绪控制任务。
(2)测试指标:情绪反应时间、情绪调节效果等。
2. 时间管理测试(1)实验方法:受试者根据实验指导,完成一系列时间管理任务,如制定计划、分配时间等。
(2)测试指标:任务完成时间、时间管理效果等。
3. 诱惑抵制测试(1)实验方法:受试者在面对诱惑时,要求抵制诱惑,完成实验任务。
(2)测试指标:诱惑抵制时间、诱惑抵制效果等。
三、实验结果与分析1. 情绪控制测试结果(1)受试者的情绪反应时间与自控能力呈负相关,即情绪反应时间越短,自控能力越强。
(2)情绪调节效果较好的受试者,其自控能力也相对较强。
2. 时间管理测试结果(1)受试者的任务完成时间与自控能力呈负相关,即任务完成时间越短,自控能力越强。
(2)时间管理效果较好的受试者,其自控能力也相对较强。
3. 诱惑抵制测试结果(1)受试者的诱惑抵制时间与自控能力呈负相关,即诱惑抵制时间越长,自控能力越强。
(2)诱惑抵制效果较好的受试者,其自控能力也相对较强。
四、实验结论通过本实验,我们得出以下结论:1. 情绪控制、时间管理、诱惑抵制等自控能力对受试者的整体自控能力有显著影响。
自动控制实训实验报告

一、实验目的1. 熟悉自动控制系统的基本组成和原理。
2. 掌握常用控制元件的性能和特点。
3. 学会搭建简单的自动控制系统。
4. 通过实验,加深对自动控制理论知识的理解。
二、实验原理自动控制系统是一种通过反馈机制实现被控对象状态控制的系统。
它主要由被控对象、控制器和执行器组成。
控制器根据被控对象的实际状态与期望状态之间的偏差,产生控制信号,驱动执行器实现对被控对象的控制。
三、实验仪器与设备1. 自动控制实训台2. 电源3. 控制器4. 执行器5. 测量仪器四、实验内容1. 搭建简单控制系统(1)根据实验要求,搭建一个简单的自动控制系统,如图1所示。
(2)检查系统连接是否正确,确保各个元件连接牢固。
(3)开启电源,观察系统运行情况。
2. 观察控制过程(1)通过手动调节控制器,使被控对象的输出达到期望值。
(2)观察控制过程,分析控制效果。
3. 改变系统参数(1)改变控制器的参数,观察系统响应的变化。
(2)分析参数变化对系统性能的影响。
4. 故障排除(1)人为制造故障,观察系统响应。
(2)分析故障原因,并排除故障。
五、实验结果与分析1. 搭建简单控制系统通过搭建简单的控制系统,我们掌握了自动控制系统的基本组成和原理。
在实验过程中,我们观察到控制器通过调整控制信号,使被控对象的输出达到期望值。
2. 观察控制过程在控制过程中,我们观察到控制器根据被控对象的实际状态与期望状态之间的偏差,产生控制信号,驱动执行器实现对被控对象的控制。
通过手动调节控制器,我们可以使被控对象的输出达到期望值。
3. 改变系统参数在改变控制器参数的过程中,我们观察到系统响应的变化。
当控制器参数改变时,系统响应速度、稳定性和超调量等性能指标都会发生变化。
这表明控制器参数对系统性能有重要影响。
4. 故障排除在故障排除过程中,我们学会了分析故障原因,并采取相应措施排除故障。
这有助于我们更好地理解自动控制系统的运行原理。
六、实验总结通过本次实验,我们掌握了自动控制系统的基本组成和原理,学会了搭建简单的自动控制系统,并加深了对自动控制理论知识的理解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
100KΩ
50KΩ
1μf
0.25
10rad/s
51.4%
1200
100KΩ
100KΩ
1μf
0.5
10rad/s
16.3%
800
100KΩ
200KΩ
1μf
1
10rad/s
0
100KΩ
400KΩ
1μf
2
10rad/s
0
100KΩ
100KΩ
0.1μf
0.5
100rad/s
16.3%
80
表2-1
根据电路图,画出的输出响应波形如下图所示:
图1-2(1)
3.积分环节
由图1-3可知:G(S)=-1/TS,其中T=RC,带入R=100K, C=1μf,则理论计算可得出G(S)=-1/0.1S
而下图1-3(1)中绿色为单位阶跃输入,红色为阶跃响应,由图像可知,输出为斜坡响应,当t=0时,c(t)=1,与该理论计算值相对,观察图像可知阶跃响应曲线与输入大致一致。
图3-6超前—滞后校正系统结构图
图中Gc1(s)=6
6(1.2s+1)(0.15s+1)
Gc2(s)=
(6s+1)(0.05s+1)
四、实验步骤
超前校正:
1.连接被测量典型环节的模拟电路(图5-1),开关s放在断开位置。
2.系统加入阶跃信号,测量系统阶跃响应,并记录超调量p和调节时间ts。
3.开关s接通,重复步骤2,并将两次所测的波形进行比较。
四、实验内容
构成下述典型一阶系统的模拟电路,并测量其阶跃响应:
1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。
G(S)=-R2/R1
2.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G(S)=-K/TS+1
K=R2/R1,T=R2C
3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
G(S)=-1/TS
T=RC
4.微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4。
自动控制原理实验报告
学院:xx学院
班级:xxxx
姓名xxxxx
学号:xxxxxx
实验一
一、实验目的
1.掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2.掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器
1.EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台
2.计算机一台
三、实验原理
控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
图3-5(5)X=2022 Y=1770
图3-5(6)X=481 Y=1294
波形分析:图3-1(6)为校正后波形,由图可知
校正前:MP=77.0%, ts=2022ms,
校正后:MP=29.4%, ts=481ms
六、实验结果分析
1.超前校正
校正前系统传递函数为G=40/(0.2 +s),校正后系统传递函数为G=(2.2s+40)/(0.01 +0.25 +s)
80
表2-3
七、实验结果分析
结论:理论计算出来的值与模拟电路仿真出来的所算的值一致。
实验三
一、实验目的
1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。
2.对给定系统进行串联校正设计,并通过模拟实验检验设计的正确性。
二、实验仪器
1.EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台
2.计算机一台
三、实验内容
图2-2
系统闭环传递函数为:
G(S)=(G1G2G3)/(1+G2G3G4+G1G2G3)(其中G1=10/s,G2=10/s,G3=1,G4=R2/R1)
则可根据传递函数列出下表2-1所示,不同ζ和ωn条件下测量的Mp和ts值
R1
R2
C
ζ
ωn
MP(mv)
TS(ms)
100KΩ
0
1μf
0
10rad/s
波特图如下图3-7
图3-1(2)Y=1251 X=360
波形分析:图3-1(2)为校正后波形,由图可知
校正前:MP=57.3%, ts=1203ms,
校正后:MP=25.1%, ts=360ms
2.串联滞后校正
由实验电路图可绘制出下图3-3(3)(4)所示输入输出曲线,其中图3-3(3)表示未加滞后校正环节时,输入输出曲线,图3-3(4)表示加上了滞后校正环节后,输入输出曲线变化。
图1-5(1)
七、实验结果分析
结论:理论计算出来的传递函数与模拟电路仿真出来的传递函数一致。
实验二
一、实验目的
1.研究二阶系统的特征参数,阻尼比ξ和无阻尼自然频率Wn对系统动态性能的影响。定量分析ξ和Wn与最大超调量Mp和调节时间tS之间的关系。
2.学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
二、实验仪器
100KΩ
100KΩ
1μf
0.5
10rad/s
153(15.3%)
601
100KΩ
200KΩ
1μf
1
10rad/s
0
421
100KΩ
400KΩ
1μf
2
10rad/s
0
1112
100KΩ
100KΩ
0.1μf
0.5
100rad/s
181(18.1%)
112
表2-2
将表2-1与表2-2内容进行比较,即将理论值与实际值比较,可得到如表2-3所示,其中MP,TS为实际值,mp,ts为理论值
(2)电容C=0.1μf,可绘制如下图2-2(6)所示阶跃响应
图2-2(6)R2=100K C=0.1 X=112 Y=1181
由图可列出下列表格2-2
R1
R2
C
ζ
ωn
MP(mv)
TS(ms)
100KΩ
0
1μf
0
10rad/s
∞
100KΩ
50KΩ
1μf
0.25
10rad/s
443(44.3%)
1067
图3-3 滞后校正模拟电路图
(2)系统结构图示如图3-4
图3-4 滞后系统结构图
图中Gc1(s)=5
5(s+1)
Gc2(s)=
6s+1
3.串联超前—滞后校正
(1) 模拟电路图如图5-5,双刀开关断开对应未校状态,接通对应超前—滞后校正。
图3-5 超前—滞后校正模拟电路图
(2)系统结构图示如图3-6。
G(S)=-RCS
5.比例微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5(未标明的C=0.01uf)。
G(S)=-K(TS+1)
K=R2/R1,T=R1C
五、实验步骤
1.启动计算机,在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
(1)改变R2的值,使二阶系统在不同阻尼比下,可绘制出如下图2-2(1)--2-2(5)阶跃响应
图2-2(1)R2=0K C=1
图2-2(2)R2=50KX=1067 Y=1443
图2-2(3)R2=100k X=601 Y=1153
图2-2(4)R2=200K X=421
图2-2(5)R2=400K X=1112
1.EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台
2.计算机一台
三、实验原理
控制系统模拟实验利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
五、实验步骤
1.取Wn=10rad/s,即令R=100K,C=1μf;ξ分别取=0、0.25、0.5、1、2,即取R1=100K,R2分别等于0、50K、100K、200K、400K。输入阶跃信号,测量不同的ξ时系统的阶跃响应,并由显示的波形记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应动态曲线,并与理论值比较。
7.双刀开关接通,重复步骤2,并将两次所测的波形进行比较。
五、实验结果及波形分析
1.串联超前校正
由实验电路图可绘制出下图3-1(1)(2)所示输入输出曲线,其中图3-1(1)表示未加超前校正环节时,输入输出曲线,图3-1(2)表示加上了超前校正环节后,输入输出曲线变化。
图3-1(1)Y=1573 X=1203
图3-3(3)X=4503 Y=1811
图3-3(4)X=1090 Y=1307
波形分析:图3-1(4)为校正后波形,由图可知
校正前:MP=81.1%, ts=4503ms,
校正后:MP=30.7%, ts=1090ms
3.串联超前—滞后校正
由实验电路图可绘制出下图3-5(5)(6)所示输入输出曲线,其中图3-5(5)表示未加超前—滞后校正环节时,输入输出曲线,图3-5(6)表示加上了超前—滞后校正环节后,输入输出曲线变化。
图1-3(1)
4.微分环节
由图1-4可知,G(S)= - RCS,带入R=100K, C=1μf,则G(S)=-0.1S
而下图1-4(1)中绿色为单位阶跃输入,红色为阶跃响应,则有图像可知,当t=∞时,c(t)=0,与题意相符合,但波形波动比较大。观察图像可知阶跃响应曲线与输入大致一致。