北航自動(dòng)控制原理試驗(yàn)報(bào)告

1、送處自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)名稱:、二階系統(tǒng)的電子模擬及時(shí)域響應(yīng)的動(dòng)態(tài)測試二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一、二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)及其性能指標(biāo)與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系2、學(xué)習(xí)在電子模擬機(jī)上建立典型環(huán)節(jié)系統(tǒng)模型的方法3、學(xué)習(xí)階躍響應(yīng)的測試方法三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖1.11、建立一階系統(tǒng)的電子模型，觀測并記錄在不同時(shí)間常數(shù)T時(shí)的響應(yīng)曲線，測定過渡過程時(shí)間Ts2、建立二階系統(tǒng)電子模型，觀測并記錄不同阻尼比E的響應(yīng)曲線，并測定超調(diào)量 工驪 及過渡過程時(shí)間Ts四、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一階系統(tǒng) C(J)K(0YSY =系統(tǒng)傳遞函數(shù)：-T0.250.501.00R20.25M Q0.5M Q1M QC1 1i1 1i1 1iTs實(shí)測0

2、.79301.51603.1050Ts理論0.74731.49622.9927I階躍響應(yīng)曲線|1.11.2圖1.3T 分別?。?.25, 0.5, 1由電路圖可得，叫«心 的C5+1 75十1取正2=1則K=1,誤差計(jì)算與分析0.7930 I 017473(1)當(dāng) T=0.25 時(shí)，誤差=0,7473=6.12%；15160 11.4962(2)當(dāng) T=0.5 時(shí)，誤差=1/4962=1.32%；3.105012.9927(3)當(dāng)T=1時(shí)，誤差.-=3.58%誤差分析：由于T決定響應(yīng)參數(shù)，而，在實(shí)3中R C的取值上可能存在一定誤差，另外，導(dǎo)線的連接上也存在一些誤差以及干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3、與理論值之間存在一定誤差。但是本實(shí)驗(yàn)誤差在較小范圍內(nèi)，響應(yīng)曲線也反映了預(yù) 期要求，所以本實(shí)驗(yàn)基本得到了預(yù)期結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)是單調(diào)上升的指數(shù)曲線，特征有 統(tǒng)的快速性越好。T確定，T越小，過度過程進(jìn)行得越快，系二階系統(tǒng)(DYSY系統(tǒng)傳遞函數(shù)：ccs)rsrl階系統(tǒng)模擬線路R40.250.501.00R42 ,用匚1，n0.5 口工C21-11-1實(shí)測45.8%16.9%0.6%理論44.5%16.3%0%Ts實(shí)測13.98605.48954.8480Ts理論14.00655.30664.8243階躍響應(yīng)曲線圖2.1圖2.2圖2.3注：Ts 理論根據(jù) matla

4、b 命令os,ts,W=stepspecs(time,output,output(end),5) 得出，否則誤差較大。145.81 利41）當(dāng)E =0.2時(shí)，超倜量的相對誤差 =44.A調(diào)節(jié)時(shí)間的相對誤差=2）當(dāng)士 =0.眈超調(diào)量的相對誤差 =16.3=3.7%153066|調(diào)節(jié)時(shí)間的相對誤差 =53066I =3.4%4）當(dāng)E =時(shí)，超調(diào)量的絕對誤差 =£%調(diào)節(jié)時(shí)間的相對誤差 =418243=3.46%誤差分析：由于本試驗(yàn)中，用的參量比較多，有R1,R2,R3,R4;C1,C雄它們的取值的實(shí)際調(diào)節(jié)中不免出現(xiàn)一些誤差,誤差再累加，導(dǎo)致最終結(jié)果出現(xiàn)了比較大的誤差，另外，此實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線要

5、多一點(diǎn)，干擾和導(dǎo)線的傳到誤差也給實(shí) 驗(yàn)結(jié)果造成了一定誤差。但是在觀察響應(yīng)曲線方面，這些誤差并不影響，這些曲線仍舊體現(xiàn)了它們本身應(yīng)具有的特 點(diǎn)，通過比較它們完全能夠了解階躍響應(yīng)及其性能指標(biāo)與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，不影響預(yù)期的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明由本實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)con 一定時(shí)，超調(diào)量隨著 E的增加而減小，直到E達(dá)到某個(gè)值時(shí)沒有了超調(diào)；而調(diào)節(jié)時(shí)間隨的增大，先減小，直到 泌到某個(gè)值后又增大了。經(jīng)理論計(jì)算可知，當(dāng)E =0.70耐，調(diào)節(jié)時(shí)間最短，而此時(shí)的超調(diào)量也小于5%,此時(shí)的E為最佳阻尼比。此實(shí)驗(yàn)的 E分布在0.707兩側(cè)，體現(xiàn)了超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間隨E的變化而變化的過程，達(dá)到了預(yù)期的效果。誤差計(jì)算及分析1

6、3=123456f1.59241.91082.22932.54782.86623.1847101214161820%0.94350.71040.58860.44730.34790.2773*工m10.87550.76250.64550.55380.47869061.1049.6840.2133.6328.59圖 1.1 1.2值，便可測得二組 A1/A2和少隨f(或3 )變化的數(shù)值，這個(gè)變化規(guī)律就是系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告OEU 4-02. 口 0 2 D 4U6一、實(shí)驗(yàn)名稱：頻率響應(yīng)測試圖1.1確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握頻率特性的測試原理及方法2、學(xué)習(xí)根據(jù)所測

7、定出的系統(tǒng)的頻率特性，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測定給定環(huán)節(jié)的頻率特性四、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)可知，特征點(diǎn)處=0.5299系統(tǒng)模擬運(yùn)算電路圖系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：100取 R=100KQ ,則 G(s)=-. - I 1 I. L200取 R=200KQ ,則 G(s)=' U L若正弦輸入信號為 Ui(t)=A1Sin(cot),則當(dāng)輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其輸出信號為Uo(t)=A2Sin(cot+)0改變輸入信號頻率f=2打誤差計(jì)算及分析100系統(tǒng)理論傳遞函數(shù)為 G(s)=s2 + 10s + 10 0 , 則所以,的誤差為0.5299 I 0.5 = 538%0.52345f

8、1.91082.22932.5478162.86623.184712141820公1.50601.4251.1790.91230.70740.946310.92290.88380.631971.149067.3562.1039.19圖 2.1 2.2確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)由數(shù)據(jù)可知，特征點(diǎn)處20lglV-1 = 19 0 L = co = c優(yōu)=1 41=0.3509誤差計(jì)算及分析200系統(tǒng)理論傳遞函數(shù)為 G(s)= s1 410s+ 200, 則穌=141414 111。.5 I 03509=1%= Z?,8%所以，1誤差為 1414E的誤差為0.5由以上的誤差計(jì)算可以看出，實(shí)際算出的系統(tǒng)與理論值

9、比較，誤差比較小，基本符合實(shí)驗(yàn)要求。對于實(shí)驗(yàn)誤差，可能是 由于測試過程中可變電阻的調(diào)節(jié)上不是很精確。以及連接線路上接觸不好及溫度影響等原因有微小的干擾造成誤差等。-1 f11IIr1 !ri heilj-gf ' A1 f 1i% 九 AH LTD.7r | jkf(j i/110.5口心目-1J有.7i川/ I1111.1 *'1；V yr1 L 1 1八 11 1 ；! i 'I 1?! !l1 ' 1 j J r . 1 >：i nIl 1 l J i i J v 二I v V % >> 1 i Jt iJ ；-11 - ii i h _

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11、/ Ji i a v iVK V /1 /T l/lpl一.上 _L.一i口(50100160m 卻3CQ35QdOO1 C.1 + iirJ b.0jtput1-rnfiI nJT,(-I h I i li i 1 A ! M i ii i11j I j j1 )我 O.EiEOj1 1'l八 I'f 1110 5Q可51冷'IA 1; i fl i r II 1 1'1 /l1 I11 Y r 'V 1 1 1 11J 1 f 'Pl1 IVII V i1 f ,1! K!； v i y i i Vj i * m. j a a r；m /v!

12、 i ,1i 1 fi ;i : JM i iV 1 -v iM i j L,111!i >fV7VL !| 1 1/ 1 -J-1 I i!1 111 4 j1.LLa0)00胤川口 250300 刷401照附表：其他頻率的示波器和李莎育圖形lDOkil141820的3,未加校正時(shí)Gc(s)=14,加串聯(lián)超前校正時(shí)aTS + 1Gc(s)=Ts + 1(a>1)D.63S + 1給定 a=2.44, T=0.26，則 Gc(s)=痛I5,加串聯(lián)滯后校正時(shí)bTS + 1Ts + 1Gc(s)=(0<b<1)10S + 183.33S + 1自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)名

13、稱：控制系統(tǒng)串聯(lián)校正二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和掌握串聯(lián)校正的分析和設(shè)計(jì)方法2、研究串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及過渡過程的影響三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)串聯(lián)超前校正，并驗(yàn)證2、設(shè)計(jì)串聯(lián)滯后校正，并驗(yàn)證四、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：給定 b=0.12, T=83.33,則 Gc(s)=實(shí)驗(yàn)電阻電容取值R1=R2=R6=100K R R4=250K R R5=1M QC1=C2=1.0 妤不加校正其中Gc(s)為校正環(huán)節(jié)，可放置在系統(tǒng)模型中來實(shí)現(xiàn)，也可使用模擬電路的方式由模擬機(jī)實(shí)現(xiàn)。 2、系統(tǒng)模擬電路如下圖：加入超前校正10Frequency (rad/sec)1C波特圖rt/putFt Utp

14、uto o o o o 5 4 2 A-4-6-S-9133W m 5現(xiàn) 6007 叩 8W 900 WOO階躍響應(yīng)曲線調(diào)節(jié)時(shí)間ts二59943 超調(diào)量ct%=45.8231Gm = 65 d9 國 267 rad后日cQ Pm = 2B cieg (ert 1 .38 radfeec實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析2 5210.510020030040050060070D800900 1DOO階躍響應(yīng)曲線調(diào)節(jié)時(shí)間J=超調(diào)量M = 22.7384Bode DiagramGm - 77 4 d曰就 267 rad/sec), Pm = 47,4 deg (at 2.3S rad/sec)-SC-9C20n-406

15、0IGO10IO1101Frequency (racf/sec) 波特圖截止頻率：2.38rad/s幅值裕度：77.4dB相位裕度：47.4102截止頻率：1.88rad/s 幅值裕度：85dB相位裕度：28°1、可以判斷三個(gè)系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)。2、加串聯(lián)超前校正時(shí)的系統(tǒng)比未加校正時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間短，即系統(tǒng)快速性變好了，而且超調(diào)量也減小了。從頻率角度來看，截止頻率3、加串聯(lián)滯后校正時(shí)的系統(tǒng)比未加校正時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間長，即系統(tǒng)快速性變差了，但是超調(diào)量減小了很多，甚至比加串聯(lián)超前校正時(shí) 前校正時(shí)的相位穩(wěn)定裕度。4、加串聯(lián)超前校正和串聯(lián)滯后校正都能改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性能參數(shù)。但是改變狀況又不一樣。加串聯(lián)超前校正即使