自動(dòng)控制理論試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)解析

1、自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)目錄實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)與典型系統(tǒng)的模擬1實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性6實(shí)驗(yàn)三自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)四線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究12實(shí)驗(yàn)五自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)誤差實(shí)驗(yàn)13實(shí)驗(yàn)六控制系統(tǒng)的品質(zhì)及校正裝置的應(yīng)用（設(shè)計(jì)性）15實(shí)驗(yàn)七控制系統(tǒng)頻率特性仿真研究17實(shí)驗(yàn)八非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的研究18實(shí)驗(yàn)九非線性系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真20附錄 KJ82-3 型自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬機(jī)可做模擬運(yùn)算電路舉例 21自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 典型環(huán)節(jié)與典型系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)曲線，定性了解參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)特性的影響；2. 觀測(cè)不同階數(shù)線性系統(tǒng)對(duì)階躍輸入信號(hào)的瞬

2、態(tài)響應(yīng)，了解參數(shù)變化對(duì)它的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. KJ82-3 型自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬機(jī)一臺(tái)2. Tektronix TDS 1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)3. 萬(wàn)用表一塊三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（一）典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)1. 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）開(kāi)啟電源前先將所有運(yùn)算放大器接成比例狀態(tài)，拔去不用的導(dǎo)線。（2）閉合電源后檢查供電是否正常。分別將各運(yùn)算放大器調(diào)零，并用示波器觀察 調(diào)整好方波信號(hào)。（3）斷開(kāi)電源后按圖接好線，由信號(hào)源引出方波信號(hào)接到各環(huán)節(jié)輸入端。（4）閉合電源，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，觀察階躍響應(yīng)波形，并利用表1.1-1.6 記錄之。2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：比例調(diào)節(jié)器W 增大（順旋）W 減小（逆旋）階躍輸 入響應(yīng) 波形輸

3、 出2）積分調(diào)節(jié)器1自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)改變 C 時(shí)保護(hù)輸入信號(hào)不變表 1.2積分調(diào)節(jié)器0.010.1110輸入輸響3）慣性環(huán)節(jié)50K R表 1.3時(shí)間常數(shù)0.01s0.1s1s10 sT 調(diào)節(jié)器( C=0.1 R =100 K )( C =1 R=100 K )( C=1 R=1M )(C =10 R=1M )輸入波形階躍響應(yīng)4）比例微分5KR0 1表 1.4P-D 調(diào)節(jié)器R0 50KR0 100KR0 1M輸入 波形輸出 波形2自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)5）比例積分P-IR 100KC 0.33R 330KC1輸入 波形輸出 波形6）比例、積分、微分1M表 1.6調(diào)節(jié)器PPIPDPID輸入

4、波形輸出 波形二）典型二階系統(tǒng)模擬1. 實(shí)驗(yàn)線路：自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)UUssrc(SS) G(S)其中： TT1ST2 S 111T1ST1T2K3 K2T2S 1K3 K2K3T1T2S2 T1S K3T2S 11S2 T1 S 1 T2S2 2 TS 1 K3 K2T1T2T1T2時(shí)間常數(shù)；K3 K2T112 K3 T12K2為阻尼比；1n T 為無(wú)阻尼自然頻率（角頻率：弧度 / 秒）fnn 為阻尼自振頻率（單位 Hz）。23. 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）關(guān)上電源，按上圖接線，經(jīng)教師檢查后，再合電源，由調(diào)零轉(zhuǎn)入工作。（2）在 T1 T2 0.1秒（ C1 1 F ，C2 01. F ）K310附

5、近改變?cè)鲆嫦禂?shù) ，觀 察方波輸入作用下之響應(yīng)曲線，利用表 1.7 記錄之。（3）讓C1 1 F ，C2 1 F ，T10.1秒， T21秒， K3 10改變?cè)鲆嫦禂?shù) ，觀察方波輸入作用下之響應(yīng)曲線，利用表 1.7 記錄之。 表 1.7第一組參數(shù)C11 ,C2 0.1 ,R2 R3 1M第二組參數(shù)C11 ,C2 1 ,R2 R3 1M輸入波形0.14sc2. 方框圖：1 aS3 bS2 cS 1G(S)Usc(S)U sr (S)式中：T1T2T4K4T1(T2 T4)K4T1K1自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)輸出 階躍 響應(yīng) 波形0.51三）三階系統(tǒng)的模擬1. 接線圖：3. 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按圖接線，

6、先取 CX 0.1 ，緩緩改變 的值，觀察并記錄階躍響應(yīng)曲線（用表 1.8 記錄）。（ 2）取 CX 1 ，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 表 1.8三階系統(tǒng)第一組參數(shù) Cx0.1第二組參數(shù) Cx1輸入波形輸出 階躍 響應(yīng) 波形0.10.51四思考題自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)1. 積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)主要差別是什么？什么條件下慣性環(huán)節(jié)可視為積分環(huán)節(jié)？2. 慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可近似為比例環(huán)節(jié)？3. 為什么典型二階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中加入比例環(huán)節(jié)？三階系統(tǒng)是否要加？4. 二階系統(tǒng)在什么情況下不穩(wěn)定，怎樣構(gòu)成振蕩環(huán)節(jié)？五實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)，推出理想階躍響應(yīng)曲線。2. 實(shí)測(cè)各環(huán)節(jié)不同參數(shù)下輸出波

7、形， 認(rèn)真填寫(xiě)表 1.1 至表 1.8 ，并與理想曲線對(duì)照。3. 分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象。自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性測(cè)試方法。2. 了解系統(tǒng)參數(shù)對(duì)階躍響應(yīng)特性的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. KJ82-3 型自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬機(jī)一臺(tái)2. Tektronix TDS 1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)3. 萬(wàn)用表一塊三實(shí)驗(yàn)線路C1 1C2 150K 1MUsc100K50K50KA450K四方框圖G(S)Usc(S)K3Usr(S) T1S(T2S K3K4 ) K3K4 T1S 11T2S2 2 TS 1自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)式中： T TK1T32

8、 時(shí)間常數(shù)； n T1 為無(wú)阻尼自然頻率2T2 T2例：若 T1 T2 T0則TT0K3當(dāng)C1 C21FT0 0.1秒，K3 10T0.0316n31.6 ，f 5Hz。當(dāng)C1 C21FT0 0.1秒，K3 1T0.1，n10 ， f1.6Hz。K4 T1 K4 T1K3K 4 T1K3K3 （ K4 1，T1 T2）2 T2 3 2 3 4 1 2 當(dāng) K3 10 時(shí)， 1.58 ； 而 K 3 1時(shí)，則 0.52根據(jù) T 及 的值則依下述公式可求其它參量無(wú)阻尼自然角頻率：nT1無(wú)阻尼自然頻率：f12T阻尼自然頻率：d n 1 2衰減系數(shù)：n2超調(diào)量：M P e 1 100%峰值時(shí)間：tPP

9、d調(diào)整時(shí)間：tS 3S阻尼振蕩周期：2 tT Td五實(shí)驗(yàn)步驟1. 將各運(yùn)放接成比例狀態(tài)（反饋電阻調(diào)到最大） ，仔細(xì)調(diào)零，（用萬(wàn)用表直流毫伏檔 或示波器直流電平檔） 。2. 調(diào)整好方波信號(hào)源，頻率調(diào)到 1HZ以下。3. 斷開(kāi)電源按圖接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后再閉合電源，按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄：（1）令 C1C2 1 ，K41， K3 10，保持輸入方波幅值不變，依表 2.1 所列 的變化值逐次改變 ，記錄輸出波形，并與理論值比較。自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 表 2.1n(S 1)f (Hz)d(S 1)(S 1)Usc (v)MP (%)tP (ms)tS (ms)計(jì)算0輸 出 波 形計(jì)算0.13輸 出 波

10、 形計(jì)算0.33輸 出 波 形計(jì)算0.44輸 出 波 形計(jì)算0.63輸 出 波 形(2)令 C1 C21 ，K41，K310， 0.33，輸入信號(hào)改為階躍開(kāi)關(guān)，記錄 U SC(t) 的瞬態(tài)響應(yīng)曲線并與理論曲線比較。自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)Usc(t)t (ms)六實(shí)驗(yàn)分析及思考1. 結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步從物理意義上分析改變系統(tǒng)參數(shù)對(duì) M P ， t S等系統(tǒng)瞬態(tài)響參數(shù)的影響。2. 為滿足一般控制系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)特性的性能指標(biāo)，各參量一般取值范圍。3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出觀測(cè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的方法。七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)理論計(jì)算，認(rèn)真填寫(xiě)表 2.1 中各項(xiàng)數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，認(rèn)真繪制表 2.

11、1 中輸出波形，特別注意 MP，tP，tS的變化。3. 繪制實(shí)驗(yàn)步驟( 2)所要求的二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)曲線。10自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)三 自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察線性系統(tǒng)穩(wěn)定和不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，驗(yàn)證理論上的穩(wěn)定判別的正確性。2. 研究系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù) K 對(duì)穩(wěn)定性的影響。3. 了解系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. KJ82-3 型自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬機(jī)一臺(tái)2. Tektronix TDS 1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)3. 萬(wàn)用表一塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一）系統(tǒng)穩(wěn)定性觀察，驗(yàn)證理論判據(jù)。1. 實(shí)驗(yàn)線路R13R22100K圖 3.12. 按下表分別接實(shí)驗(yàn)線路R13C1R22C2R3

12、2C3方案一1M11M10100K1方案二同上同上100K0.1方案三同上同上1M1在 A1輸入端接適當(dāng)寬度的方波信號(hào)，將 （即UR UM 之值）由 0 1 逐步變化，觀 察并記錄各組參數(shù)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性變化，特別是系統(tǒng)由穩(wěn)定到出現(xiàn)自持振蕩的 值。3. 按上面的線路，依下表調(diào)整參數(shù)（ A1接成積分器）參數(shù)組別R13C1R22C2R32C3第一組11M1100K1第二組11M150K1重復(fù) 2 的實(shí)驗(yàn)過(guò)程并做記錄。二）測(cè)系統(tǒng)臨界比例系數(shù)，觀察該系數(shù)對(duì)穩(wěn)定性影響。1. 實(shí)驗(yàn)線路結(jié)構(gòu)圖11自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)圖 3.22. 對(duì)于圖 3.2 所示的系統(tǒng)，當(dāng) n4，5，6，7時(shí)，分別測(cè)出其臨界開(kāi)環(huán)比例系數(shù)

13、， 并與理論值比較。建議 T 選 0.01-0.5 秒， K 選 0.5-10 。K 臨測(cè)試方法：設(shè)計(jì)記錄表及接線圖， 先取較大 K 值（即將衰減電位器系數(shù) 值于 1） 使系統(tǒng)出現(xiàn)飽和的等幅自持振蕩，然后緩緩減小 的值，直到出現(xiàn)很慢的衰減振蕩時(shí)， 記下此時(shí)的 值，即可求得 K 臨。3. 當(dāng)n 4時(shí)，觀察 K 由小到大變化時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的變化。三）研究系統(tǒng)中各時(shí)間常數(shù)的比例對(duì)穩(wěn)定性的影響。 對(duì)于一個(gè)G開(kāi)(S) (a T S 1)(TS 1)(aT S 1)的系統(tǒng)，建議選T 0.5 秒，測(cè)出當(dāng) a1，2，5時(shí)系統(tǒng)的 K臨和自振頻率。四實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及要求1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）的實(shí)驗(yàn)線路，分別用代數(shù)穩(wěn)定

14、判據(jù)和頻率分析法判據(jù)，判定其 穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證。2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（二）所給結(jié)構(gòu)圖，分別畫(huà)出模擬實(shí)驗(yàn)圖，選擇好各組參數(shù)，擬定實(shí) 驗(yàn)步驟，分別計(jì)算 K 臨。3. 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（三）給的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，選擇設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)，擬定實(shí)驗(yàn)步驟。4. 設(shè)計(jì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的記錄表格。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 畫(huà)出各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的模擬實(shí)驗(yàn)線路圖。2. 各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇方案。3. 按各選擇方案進(jìn)行預(yù)先理論計(jì)算，包括計(jì)算中有關(guān)公式及運(yùn)算結(jié)果4. 實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)整理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論。6. 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題，體會(huì)及建議。六思考題1. 三階系統(tǒng)的各時(shí)間常數(shù)怎樣組合時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性最好？何種組合時(shí)最差？2. 已知三階系統(tǒng)各

15、時(shí)間常數(shù)，如何估計(jì)其自振頻率？12自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)四 線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察并熟悉線性系統(tǒng)在不同穩(wěn)定儲(chǔ)備的條件下動(dòng)態(tài)過(guò)程的特征， 驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)公式的適 用性。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 對(duì)于傳遞函數(shù)為G開(kāi)(S)K(T4S 1)S(T1S 1)(T2S 1)(T3S 1)的系統(tǒng)，排出模擬運(yùn)算圖，選擇合適的 K ，使系統(tǒng)穩(wěn)定儲(chǔ)備如下表所示，分別計(jì)算和描 述表中各項(xiàng)內(nèi)容。穩(wěn)定階躍響超調(diào)量過(guò)渡過(guò)程時(shí)間儲(chǔ)備應(yīng)曲線計(jì)算實(shí)測(cè)計(jì)算實(shí)測(cè)10305070建議選 T1 10s， T2 0.33s，T3 0.1s， T4 2s2.測(cè)出該系統(tǒng)的臨界 K 值和自振頻率，與理論值比較。三預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)有關(guān)內(nèi)容

16、，畫(huà)出系統(tǒng)伯德圖2. 排出模擬實(shí)驗(yàn)圖，擬定實(shí)驗(yàn)步驟四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的模擬實(shí)驗(yàn)線路圖。2. 各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇方案。3. 按各選擇方案進(jìn)行預(yù)先理論計(jì)算，包括計(jì)算中有關(guān)公式及運(yùn)算結(jié)果4. 實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)整理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論。6. 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題，體會(huì)及建議。13自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)五 自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)誤差實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治?O型、I型、II 型系統(tǒng)在三種不同典型輸入下的靜態(tài)誤差， 驗(yàn)證理論上的結(jié)論二實(shí)驗(yàn)原理與線路1. 實(shí)驗(yàn)線路100KR(S)100K50K0.150KA4圖 5.2 （型系統(tǒng)）校正網(wǎng)絡(luò)C(S)圖 5.3 （型系統(tǒng)）2. 典型輸入信號(hào)1）2）方波信

17、號(hào)斜坡信號(hào)S1S20.4s由信號(hào)源直接取得3）14自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)200K說(shuō)明：由于運(yùn)算放大器非理想特性， 存在積分源移， 故采用近似方式取代理想信號(hào)： 即用1 1 1 1； 2 2TS 1 S (TS 1)2 S23. 校正網(wǎng)絡(luò)三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 定性觀察三種系統(tǒng)在三種不同典型輸入時(shí)的誤差，記錄 a 點(diǎn)波形。2. 改變 O型系統(tǒng)的放大系數(shù)(即改變電位器的衰減系數(shù) 值)觀察在 S1信號(hào)輸入時(shí) 的靜態(tài)誤差有何變化。四預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)有關(guān)控制系統(tǒng)誤差的理論，設(shè)計(jì)記錄波形的表格。2. 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所給三種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。3. 估計(jì)在 a點(diǎn)測(cè)量誤差時(shí)的波形。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 按設(shè)計(jì)的表格畫(huà)好實(shí)驗(yàn)中

18、各種波形圖。2. 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析比較， 分析產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因， 討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象。六思考問(wèn)題11 在取得不同典型輸入信號(hào)波形的線路中，在什么情況下可以用 1 近似 1 ；用 TS 1 S 1 2 近似 12 ？(TS 1)2S215自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)六 控制系統(tǒng)的品質(zhì)及校正裝置的應(yīng)用（設(shè)計(jì)性）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?利用伯德圖對(duì)給定非穩(wěn)定系統(tǒng)（或動(dòng)態(tài)特性不良的系統(tǒng)）設(shè)計(jì)校正裝置，并驗(yàn)證設(shè) 計(jì)的正確性。二實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備1. 對(duì)本實(shí)驗(yàn)所給電路，分別推出開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。2. 畫(huà)出各系統(tǒng)的伯德圖，根據(jù)伯德圖分析討論系統(tǒng)穩(wěn)定性，選擇校正方案，設(shè)計(jì)校 正裝置，制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃（包括實(shí)驗(yàn)步驟、記錄表格等）

19、 。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. KJ82-3 型自動(dòng)控制系統(tǒng)模擬機(jī)一臺(tái)2. Tektronix TDS 1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)3. 萬(wàn)用表一塊四實(shí)驗(yàn)線路五實(shí)驗(yàn)步驟1. 按所給實(shí)驗(yàn)電路圖接線，先不加校正，調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，使系統(tǒng)處于臨界 振蕩。2. 加入自己設(shè)計(jì)的校正裝置，觀察系統(tǒng)輸出波形的變化，與理論計(jì)算比較。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 寫(xiě)明設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖校正前后的伯德圖。16自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2. 按設(shè)計(jì)的記錄表格畫(huà)出校正前后系統(tǒng)階躍輸入響應(yīng)曲線，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性與品 質(zhì)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照。3. 總結(jié)實(shí)驗(yàn)體會(huì)。17自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)七控制系統(tǒng)頻率特性仿真研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉 M

20、ATLAB的一些基本操作。2. 掌握使用 MATLAB繪制系統(tǒng)的頻率特性圖，如繪制伯德圖、奈奎斯特曲線3. 利用頻率特性圖分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并用響應(yīng)曲線驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 典型二階系統(tǒng)n2G（s） 2 n 2 s 2 ns n 繪制出 取不同值時(shí)的伯德圖。2. 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)G(s)50(s 5)(s 2)繪制出系統(tǒng)的奈奎斯特曲線，并判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后求出閉環(huán)系統(tǒng)的單位 沖激響應(yīng)。三實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉 MATLAB的一些基本操作。2. 熟悉 MATLAB編程語(yǔ)言中與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的函數(shù)的使用。3. 打開(kāi) M 文件（ M file ），在命令窗口 （ Command Window ）中輸入編寫(xiě)的

21、 m語(yǔ) 句程序。4. 打開(kāi)自動(dòng)生成的圖形窗口（ Figure ）查看頻率特性圖及單位沖激響應(yīng)。四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.使用 MATLAB語(yǔ)言編制仿真程序。2. 在坐標(biāo)紙上畫(huà)出圖形窗口（ Figure ）顯示的頻率特性圖及單位沖激響應(yīng)。3. 分析仿真結(jié)果。18自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)八 非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解非線性環(huán)節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。2. 觀察非線性系統(tǒng)的自持振蕩。3. 學(xué)習(xí)和理解描述函數(shù)分析法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一）死區(qū)特性對(duì)控制系統(tǒng)的影響。100K0.01100KA1100K100K100K1M0.0151K E ( )1v100KA77E ( ) 51K 1v圖 8.11.如圖，

22、先不加非線性環(huán)節(jié)（ A7單元接成反相器）逐步加大 K 值，觀察系統(tǒng)動(dòng)特 性變化。2.加進(jìn)非線性環(huán)節(jié)，使 K 值由小到大逐步變化，觀察并記錄系統(tǒng)動(dòng)特性變化，與不 加非線性環(huán)節(jié)時(shí)比較。二）飽和特性對(duì)線性系統(tǒng)的影響。某非線性系統(tǒng)u srNLG (j )52 100KCA100100KR73 50KR51A KKC5.33R 62 330 KC6 0.1R74 1.5KD21R11100K10vR75 1.5 K1KKYTDS1002圖 8.2R33 100K50K50KR 61R32 50K19自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)參數(shù)選擇方案表方案參數(shù)第一組第二組第三組R21100K50K200KC20.3310

23、10R5133K33K1MR61100K100K100K注：33K 可由 100K /50 K1. 按所給模擬運(yùn)算圖，分別畫(huà)出三個(gè)方案的頻率特性曲線，并依此判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定 性，若不穩(wěn)定，計(jì)算系統(tǒng)自持振蕩的頻率及振幅。2. 在學(xué)習(xí)機(jī)上接模擬運(yùn)算圖接線，分別實(shí)現(xiàn)三個(gè)方案，對(duì)于出現(xiàn)自持振蕩，記錄振 蕩的頻率和振幅并記錄各運(yùn)放輸出端的波形（畫(huà)出草圖即可） 。3. 對(duì)于穩(wěn)定的方案，改變輸入擾動(dòng)信號(hào)的幅度（例如 1V ，3V ， 5V ，10V ）分別記 錄系統(tǒng)輸出端 M P 及 t S 。三實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1. 實(shí)驗(yàn)前復(fù)習(xí)條件穩(wěn)定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)與穩(wěn)定性關(guān)系， 典型非線性系統(tǒng)的描述 函數(shù)以及如何應(yīng)用描述函數(shù)法分析系統(tǒng)。2. 畫(huà)好頻率特性曲線，完成有關(guān)計(jì)算。3. 擬定實(shí)驗(yàn)步驟及記錄表格。四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，整理實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)及圖形，并按自己設(shè)計(jì)的表格填寫(xiě)。2. 對(duì)比理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析對(duì)比結(jié)果。3. 總結(jié)如何用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)。20自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)九 非線性系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥蔷€性環(huán)節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。二實(shí)驗(yàn)手段利用 MA