北京交通大學(xué)自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電氣工程學(xué)院自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、典型線性環(huán)節(jié)的研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?學(xué)習(xí)典型線性環(huán)節(jié)的模擬方法； 研究阻、容參數(shù)對(duì)典型線性環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的影響。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)： 自行設(shè)計(jì)典型環(huán)節(jié)電路。 選擇好必要的參數(shù)值，計(jì)算出相應(yīng)數(shù)值，預(yù)測(cè)出所要觀察波形的特點(diǎn)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。典型線性環(huán)節(jié)的電路圖設(shè)計(jì)如下： A、比例環(huán)節(jié)： 傳遞函數(shù)如下：，則：B、積分環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)如下： ， 其中， C、比例積分環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)如下： ， 其中D、比例微分環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)如下： ，其中E、比例微分積分環(huán)節(jié)：，F(xiàn)、一階慣性環(huán)節(jié)：1-15 慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)如下： ， 其中，三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備：計(jì)算機(jī)、XMN-2自動(dòng)控制原理模

2、擬實(shí)驗(yàn)箱、CAE-PCI軟件、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)比例環(huán)節(jié)圖中，分別求??；時(shí)的階躍響應(yīng)。(2) 積分環(huán)節(jié)圖中，分別求；時(shí)的階躍響應(yīng)曲線。(3) 比例積分環(huán)節(jié)圖中，分別求取；時(shí)的階躍響應(yīng)曲線。(4) 比例微分環(huán)節(jié)圖中，其中。分別求?。粫r(shí)的階躍響應(yīng)曲線。(5) 比例微分積分環(huán)節(jié)圖中，求取，時(shí)的階躍響應(yīng)曲線。(6) 一階慣性環(huán)節(jié)圖中，分別求取，時(shí)的階躍響應(yīng)曲線。五、實(shí)驗(yàn)步驟:六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析:1、比例環(huán)節(jié):（1）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：（2）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：（3）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：2、積分環(huán)節(jié)：（1）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：（2）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：（3）時(shí)階躍響應(yīng)如下圖：3、比例積分環(huán)節(jié)：（1）時(shí)：

3、（2）時(shí)：（3）時(shí)：4、比例微分環(huán)節(jié)， （1）時(shí)：（2）時(shí)：（3）(5) 比例微分積分環(huán)節(jié)：，時(shí)的階躍響應(yīng)曲線如下：(6) 一階慣性環(huán)節(jié)：，（1）時(shí)：（2）時(shí)：（3）時(shí)：二、二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)和線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法； 研究二階系統(tǒng)兩個(gè)重要參數(shù)對(duì)階躍瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響； 研究線性系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)K對(duì)穩(wěn)定性的影響； 研究線性系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T對(duì)穩(wěn)定性的影響。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)： 自行設(shè)計(jì)二階系統(tǒng)電路。 選擇好必要的參數(shù)值，計(jì)算出相應(yīng)的階躍響應(yīng)數(shù)值，預(yù)測(cè)出所要觀察波形的特點(diǎn)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。二階系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)如下： 閉環(huán)傳遞函數(shù)如下： ， （T是時(shí)間常數(shù)）

4、。三階系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)如下：三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備：計(jì)算機(jī)、XMN-2自動(dòng)控制原理模擬實(shí)驗(yàn)箱、CAE-PCI軟件、萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、二階系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)如下： 閉環(huán)傳遞函數(shù)如下： ， （T是時(shí)間常數(shù)）。各運(yùn)算放大器運(yùn)算功能：OP1，積分，；OP2，積分，；OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，?？梢缘玫剑?、三階系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)如下：五、實(shí)驗(yàn)步驟:1、二階系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析： 調(diào)整，使，取，使T=0.47s，加入單位階躍擾動(dòng)，記錄響應(yīng)曲線，記作1。 保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使T=1.47s，記錄響應(yīng)曲線，記作2。 保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，,使T=1.0s，記錄響應(yīng)曲線，記

5、作3。 保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使k=0.8，記錄響應(yīng)曲線，記作4。 保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使k=2.0，記錄響應(yīng)曲線，記作5。2、三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析： 求取系統(tǒng)的臨界開(kāi)環(huán)比例系數(shù)KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。實(shí)驗(yàn)求取方法：先將電位器WR置于最大（470K）；加入r=0.5V的階躍擾動(dòng)；調(diào)整WR使系統(tǒng)輸出c(t)呈等幅振蕩。（t=5s/cm,y=0.5V/cm）；保持WR不變，斷開(kāi)反饋線，維持r=0.5V的擾動(dòng)，測(cè)取系統(tǒng)輸出電壓Uc,則。 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)K對(duì)穩(wěn)定性的影響1. 適當(dāng)調(diào)整WR，觀察K增大、減小時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線；2. 記錄當(dāng)K

6、=0.5Kc時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)曲線（t=5s/cm,y=100mV/cm）；3. 記錄當(dāng)K=1.25Kc時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)曲線（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析:1、二階系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：（1），使，取，使T=0.47s，加入單位階躍擾動(dòng)，響應(yīng)曲線如下圖：（2）保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使T=1.47s，響應(yīng)曲線如下圖：（3）保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，,使T=1.0s，響應(yīng)曲線如下圖：（4） 保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使k=0.8，響應(yīng)曲線如下圖：（5）保持不變，單位階躍擾動(dòng)不變，取，使k=2.0，響應(yīng)曲線如下圖：2、三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：，。求取系統(tǒng)的臨界開(kāi)環(huán)比例系數(shù)KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。實(shí)驗(yàn)求取方法：先將電位器WR置于最大（