自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)-1

1、東南大學(xué)自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)名稱：閉環(huán)電壓控希!）系統(tǒng)院（系）：電氣工程學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓 名：學(xué) 號(hào)：實(shí)驗(yàn)室：實(shí)驗(yàn)組另!同組人員：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2011年10月21日評(píng)定成績(jī)：審閱教師：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）通過(guò)實(shí)例展示，認(rèn)識(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成、功能及自動(dòng)控制原理課程所要 解決的問(wèn)題。（2）會(huì)正確實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋。（3）通過(guò)開(kāi)、閉環(huán)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明閉環(huán)控制效果。二、預(yù)習(xí)思考題：（1）在實(shí)際控制系統(tǒng)調(diào)試吋，如何正確實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋閉環(huán)？（2）你認(rèn)為表格中加1kq載后，開(kāi)環(huán)的電壓值與閉環(huán)的電壓值，哪個(gè)更接近 2v?（3）學(xué)自動(dòng)控制原理課程，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)屮主要設(shè)計(jì)哪一部份?

2、三、實(shí)驗(yàn)原理：（1）利用各種實(shí)際物理裝置（如電子裝置、機(jī)械裝置、化工裝置等）在數(shù)學(xué)上的“相似 性”，將各種實(shí)際物理裝置從感興趣的角度經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化、并抽象成相同的數(shù)學(xué)形式。我 們?cè)谠O(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，不必研究每一種實(shí)際裝置，而用幾種“等價(jià)”的數(shù)學(xué)形式來(lái) 表達(dá)、研究和設(shè)計(jì)。又由于人本身的自然屬性，人對(duì)數(shù)學(xué)而言，不能直接感受它的 自然物理屬性，這給我們分析和設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。所以，我們又用替代、模擬、仿 真的形式把數(shù)學(xué)形式再變成“模擬實(shí)物”來(lái)研究。這樣，就可以“秀才不出門(mén)，遍 知天下事”。實(shí)際上，在后面的課程里，不同專業(yè)的學(xué)生將血對(duì)不同的實(shí)際物理對(duì)象， 而“模擬實(shí)物”的實(shí)驗(yàn)方式可以做到舉一反三，我們就是用下列

3、“模擬實(shí)物” 一一 電路系統(tǒng)，替代各種實(shí)際物理對(duì)彖。（2）自動(dòng)控制的根木是閉環(huán)，盡管有的系統(tǒng)不能直接感受到它的閉環(huán)形式，如步進(jìn)電機(jī) 控制，專家系統(tǒng)等，從大局看，還是閉環(huán)。閉環(huán)控制可以帶來(lái)想象不到的好處，本 實(shí)驗(yàn)就是用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)在負(fù)載擾動(dòng)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明閉環(huán)控制效果。自動(dòng)控制系 統(tǒng)性能的優(yōu)劣，其原因之一就是取決調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和算法的設(shè)計(jì)（本課程主要用串 聯(lián)調(diào)節(jié)、狀態(tài)反饋），本實(shí)驗(yàn)為了簡(jiǎn)潔，采用單閉壞、比例調(diào)節(jié)器ko通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明： 不同的k,對(duì)系性能產(chǎn)生不同的影響，以說(shuō)明正確設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器算法的重要性。（3）為了使實(shí)驗(yàn)有代表性，本實(shí)驗(yàn)釆用三階（高階）系統(tǒng)。這樣，當(dāng)調(diào)節(jié)器k值過(guò)大時(shí)， 控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生典型

4、的現(xiàn)象一一振蕩。本實(shí)驗(yàn)也可以認(rèn)為是一個(gè)真實(shí)的電壓控制系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：ti1bdc-1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)線路圖：實(shí)驗(yàn)二閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)研究接線圖六、實(shí)驗(yàn)步驟:（1）如圖接線，將線路接成開(kāi)環(huán)形式，即比較器端接反饋的100kq電阻接地。將可變電 阻470k q （必須接可變電阻上面兩個(gè)插孔）左旋到底歸零，再右旋1圈。經(jīng)仔細(xì)檢 查后上電。打開(kāi)15伏的直流電源開(kāi)關(guān)，彈起“不鎖零”紅色按鍵。（2）按下“階躍按鍵”鍵，調(diào)“負(fù)輸出”端電位器rp2,使“交/直流數(shù)字電壓表”的電 壓為2.00vo如果調(diào)不到，則對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行逐級(jí)檢查，找出原因。（3）先按表格調(diào)好可變電阻47kq的圈數(shù)，再調(diào)給定電位器rp2,在確

5、?？蛰d輸出為 2.00v的前提下，再加上1kq的擾動(dòng)負(fù)載，2圈、4圈、8圈依次檢測(cè)，填表（4）正確判斷并實(shí)現(xiàn)反饋?。ㄕn堂提問(wèn)）再閉環(huán)，即反饋端電阻i00kq接系統(tǒng)輸出。（5）先按表格調(diào)好可變電阻47kq的圈數(shù)，再調(diào)給定電位器rp2,在確?？蛰d輸出為 2.00v的前提下，再加上1kq的擾動(dòng)負(fù)載，2圈、4圈、8圈依次檢測(cè)，填表 要注意在可變電阻為8圈時(shí)數(shù)字表的現(xiàn)象。并用理論證明。（6）將比例環(huán)節(jié)換成積分調(diào)節(jié)器：即第二運(yùn)放的10kq改為100kq； 47kq可變電阻改 為10 uf電容，調(diào)電位器rp2,確?？蛰d輸出為2.00v時(shí)再加載，測(cè)輸出電壓值。表格：開(kāi)環(huán)空載加1kq負(fù)載可調(diào)電阻 開(kāi)壞增益1圈(

6、kp=2.4)2圈(kp=4.8)4圈 (kp=9.6)8圈(kp=19.2)輸出電壓2.00v閉環(huán)加1kq負(fù)載可調(diào)電阻 開(kāi)壞增益1圈(kp=2.4)2圈 (kp=4.8)4圈 (kp=9.6)8圈 (kp=19.2)輸出電壓2.00v穩(wěn)態(tài)誤差七、報(bào)告要求：(1) 用文字?jǐn)⒄f(shuō)正確實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋的方法。(2) 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟(1)至(6)的意義。(3) 畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，并指出對(duì)應(yīng)元件。(4) 你認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)最重要的器件是哪個(gè)？意義是什么？(5) 寫(xiě)出系統(tǒng)傳遞函數(shù)，用穩(wěn)定判據(jù)說(shuō)明可變電阻為8圈時(shí)數(shù)字表的現(xiàn)象和原 因。(6) 比較表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制效果。(7) 用表格數(shù)據(jù)說(shuō)明開(kāi)環(huán)增益與穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系。八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過(guò)木次