自动控制原理实验大全

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自动控制原理实验内容

3.2.1 典型线性环节的研究

1．实验目的

① 学习典型线性环节的模拟方法；

② 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。 2．实验预习要点

① 自行设计典型环节电路。

② 选择好必要的参数值，计算出相应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。 3．实验设备

计算机、自动控制原理模拟实验软件包、MA TLAB 软件、万用表。 4．实验内容

熟悉自动控制原理辅助开发系统和实验箱，完成如下内容。 ①

比例环节

图3-18 比例环节阶跃响应

图中，i

f

R R kp =

，分别求取)5.0(510,1===p f i k k R M R ；)1(,1,1===p f i k M R M R ；

)2(1,1510===p f i k M R k R 时的阶跃响应。

1，)5.0(510,1===p f i k k R M R

电气信息类实验指导书

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2，)1(,1,1===p f i k

M R M R

3，)2(1,1510===p f i k M R k R

第2章 微机原理与接口技术

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② 积分环节

图3-19 积分环节阶跃响应

图中

f

i i C R T =，分别求

)

1(1,1s T C M R i i i ===μ；

)

7.4(7.4,1s T C M R i i i ===μ；

)0.10(10,1s T C

M R i i i ===μ时的阶跃响应曲线。

③ 比例积分环节

图3-20 比例积分环节阶跃响应

图中，

f

f i i

f

p C R T R R K ==

,，分别求取

)

7.4,1(7.4,1s T k C M R R i p f f i =====μ；

)10,1(10,1s T k C M R R i p i f i =====μ；)7.4,5.0(7.4,1,2s T k C M R M R i p i f i =====μ时的阶跃响应曲线。

电气信息类实验指导书

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④ 比例微分环节

图3-21 比例微分环节阶跃响应

图中，

i

f p R R R k 1

+=

，其中

C

R T R R R R R R R R T f f

f

f d 212121,=+++=

。分别求取)015.0,2(01.0,121s T k C M R R R R d p f i =======μ；)

015.0,1(01.0,1,221s T k C M R R R M R d p f i =======μ；

)0705.0,1(047.0,1,221s T k C M R R R M R d p f i =======μ

时的阶跃响应曲线。

⑤ 比例微分积分环节

图3-22 比例微分积分环节阶跃响应

图中，

f

i i

f p C C

R R R R R R k ⨯++

+=

211

，

()()C

R R C R R T f f i 211+++=，

C

R T f 2=，

()

()()C

R R C R R

R R R R R

R T f f

f

f d 211212

1+++++=

，求取M R i 4=，M R R R f 121===，)1(047.0===p f k C C μ时的阶跃响应

曲线。

⑥ 一阶惯性环节

第2章 微机原理与接口技术

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图3-23 一阶惯性环节阶跃响应

图中，

i

f

R R k =

，f

f C R T =，分别求取

)01.0,1(01.0,1s T k C M R R f f i =====μ，

)047.0,1(047.0,1s T k C M R R f f i =====μ，)047.0,2(047.0,1,510s T k C M R k R f f i =====μ时的阶跃

响应曲线。

5．思考题

① 设计一个能满足e 1+e 2+e 3=e 运算关系的实用加法器。

② 一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节？在什么条件下可视为比例环节？

③ 如何设置必要的约束条件,使比例微分环节、比例积分微分环节的参数计算工作得以简化?

3.2.2 二阶系统的阶跃响应和线性系统的稳定性研究

1．实验目的

① 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；

② 研究二阶系统的两个重要参数n ωζ,对阶跃瞬态响应指标的影响； ③ 研究线性系统的开环比例系数K 对稳定性的影响； ④ 研究线性系统的时间常数T 对稳定性的影响。 2．实验预习要点

① 自行设计二阶系统电路。

② 选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。 3．实验设备

计算机、自动控制原理模拟实验软件包、

MA TLAB 软件、万用表。 4．实验内容

典型二阶系统方块图和实现电路如图3-24所示。

图3-24 二阶系统

闭环传递函数如下：