自控實(shí)驗指導(dǎo)書2009完整

1、目 錄實(shí)驗須知 1實(shí)驗一 典型環(huán)節(jié)的模擬研究 3實(shí)驗二線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究 3實(shí)驗三 線性控制系統(tǒng)的頻域分析實(shí)驗四 線性系統(tǒng)校正實(shí)驗五 采樣控制系統(tǒng)分析實(shí)驗須知一預(yù)習(xí)實(shí)驗者應(yīng)事先預(yù)習(xí)，以免因準(zhǔn)備不充分而影響實(shí)驗順利進(jìn)行。預(yù)習(xí)內(nèi)容一般包括：1. 本次實(shí)驗所用設(shè)備、儀器的使用方法。2. 實(shí)驗指導(dǎo)書中與本次實(shí)驗有關(guān)的章節(jié)。3. 與本次實(shí)驗有關(guān)的原理、計算方法及操作要領(lǐng)等。4. 實(shí)驗者應(yīng)在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上完成本次實(shí)驗的預(yù)習(xí)報告。其主要內(nèi)容應(yīng)該包括： 1) 根據(jù)實(shí)驗內(nèi)容提供的方塊圖繪制模擬電路圖，實(shí)驗設(shè)計，并確定各有關(guān)元件的參數(shù)。2) 根據(jù)實(shí)驗要求擬訂出可行的實(shí)驗步驟。3) 估計到實(shí)驗中可能遇到的問題，并考

2、慮好解決的措施。4) 進(jìn)行必要的理論分析和計算。5) 設(shè)計好實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄表格。二實(shí)驗中注意事項1. 實(shí)驗前將預(yù)習(xí)報告交給指導(dǎo)老師審閱，經(jīng)提問通過后，方可參與實(shí)驗。2. 遵守實(shí)驗室規(guī)章制度，注意人身、設(shè)備安全，不得在儀器設(shè)備上亂放導(dǎo)線或其他零物，以免意外短路造成事故。3. 照圖接線，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后再通電實(shí)驗。4. 實(shí)驗中如發(fā)生儀器設(shè)備損壞，應(yīng)立即斷電并報告指導(dǎo)老師。5. 實(shí)驗結(jié)束后，將數(shù)據(jù)、曲線經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后方可拆除實(shí)驗線路。6. 照原樣整理好實(shí)驗儀器和設(shè)備。三實(shí)驗報告實(shí)驗者應(yīng)認(rèn)真完成實(shí)驗報告，報告格式作如下規(guī)定：1. 幅面16K紙張，加封面裝訂成冊。2. 封面上包括實(shí)驗名稱、系、班級、

3、本人姓名、同組人姓名，實(shí)驗日期及完成報告日期。3. 正文包括實(shí)驗名稱、實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗內(nèi)容及簡要步驟；實(shí)驗設(shè)計；包括方框圖、模擬電路圖及電路參數(shù)；包括實(shí)驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)象記錄與討論；實(shí)驗曲線、圖表及獲取條件；還應(yīng)包括思考題的解答。4. 實(shí)驗者應(yīng)對實(shí)驗結(jié)果做歸納總結(jié)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理和誤差分析及問題討論。實(shí)驗一典型環(huán)節(jié)的模擬研究一實(shí)驗?zāi)康模?. 研究典型環(huán)節(jié)的特性，學(xué)習(xí)典型環(huán)節(jié)的電模擬方法。2. 熟悉實(shí)驗設(shè)備的性能和操作。二各典型環(huán)節(jié)的方塊圖及傳函典型環(huán)節(jié)名稱方塊圖傳遞函數(shù)比例（P）積分（I）比例積分（PI）比例微分（PD）慣性環(huán)節(jié)（T）比例積分微分（PID）三實(shí)驗內(nèi)容及步驟觀察和分析各典型環(huán)節(jié)的階躍

4、響應(yīng)曲線，了解各項電路參數(shù)對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。改變被測環(huán)節(jié)的各項電路參數(shù)，畫出模擬電路圖，階躍響應(yīng)曲線，觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告運(yùn)行LABACT程序，選擇自動控制菜單下的線性系統(tǒng)的時域分析下的典型環(huán)節(jié)的模擬研究中的相應(yīng)實(shí)驗項目，就會彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始即可使用本實(shí)驗機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的CH1測孔測量波形。具體用法參見用戶手冊中的示波器部分。1)觀察比例環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型比例環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-1所示。圖1-1 典型比例環(huán)節(jié)模擬電路傳遞函數(shù)： ； 單位階躍響應(yīng)： 實(shí)驗步驟：注：S ST用短路套短接?。?）將函數(shù)發(fā)生器（B5）所產(chǎn)生的周期性矩形波信號（OUT），作為系

5、統(tǒng)的信號輸入（Ui）；該信號為零輸出時，將自動對模擬電路鎖零。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度1秒（D1單元左顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= 4V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1-1安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號A5S4，S12B5S-ST信號輸入（Ui）B5（OUT）A5（H1）示波器聯(lián)接×1檔A5（OUTB）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 打開虛

6、擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，觀測A5B輸出端（Uo）的實(shí)際響應(yīng)曲線。示波器的截圖詳見虛擬示波器的使用。實(shí)驗報告要求：按下表改變圖1-1所示的被測系統(tǒng)比例系數(shù)，觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告。必做參數(shù)R0R1輸入Ui比例系數(shù)K計算值測量值200K100K4V0.5200K4V1自定參數(shù)2)觀察慣性環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型慣性環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-2所示。圖1-2 典型慣性環(huán)節(jié)模擬電路傳遞函數(shù)： 單位階躍響應(yīng)：實(shí)驗步驟：注：S ST用短路套短接?。?）將函數(shù)發(fā)生器（B5）所產(chǎn)生的周期性矩形波信號（OUT），作為系統(tǒng)的信號輸入（Ui）；該信號為零輸出時，將自動對模擬電路鎖零。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過

7、波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度1秒（D1單元左顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= 4V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1-2安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。信號輸入（Ui）B5（OUT）A5（H1）示波器聯(lián)接×1檔A5（OUTB）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號A5S4，S6，S10B5S-ST（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 打開虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，觀測A5B輸出端（Uo）響應(yīng)曲線，等待完整波形出來后，移動虛擬示波器

8、橫游標(biāo)到輸出穩(wěn)態(tài)值×0.632處，得到與輸出曲線的交點(diǎn)，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開始到輸出曲線的交點(diǎn)，量得慣性環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)T。實(shí)驗報告要求：按下表改變圖1-2所示的被測系統(tǒng)時間常數(shù)及比例系數(shù)，觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告。必做參數(shù)R0R1C輸入Ui比例系數(shù)K慣性常數(shù)T計算值測量值計算值測量值200K200K14V10.2210.4自定參數(shù)3)觀察積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線 典型積分環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-3所示。圖1-3 典型積分環(huán)節(jié)模擬電路傳遞函數(shù)： 單位階躍響應(yīng)： 實(shí)驗步驟：注：S ST用短路套短接?。?）為了避免積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器（B5）所產(chǎn)生的周期性矩形波信號（OUT

9、），代替信號發(fā)生器（B1）中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入（Ui）；該信號為零輸出時，將自動對模擬電路鎖零。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度1秒（D1單元左顯示）。（注：為了使在積分電容上積分的電荷充分放掉，鎖零時間應(yīng)足夠大，即矩形波的零輸出寬度時間足夠長！ “量程選擇”開關(guān)置于下檔時，其零輸出寬度恒保持為2秒！） 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= 1V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1-3安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線

10、信號輸入（Ui）B5（OUT）A5（H1）示波器聯(lián)接×1檔A5（OUTB）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）模塊號跨接座號A5S4，S10B5S-ST（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 打開虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，觀測A5B輸出端（Uo）響應(yīng)曲線，等待完整波形出來后，點(diǎn)擊停止，移動虛擬示波器橫游標(biāo)到0V處，再移動另一根橫游標(biāo)到V=1V（與輸入相等）處，得到與輸出曲線的交點(diǎn)，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開始到輸出曲線的交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。實(shí)驗報告要求：按下表改變圖1-3所示的被測系統(tǒng)時間常數(shù)，觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告。必做參數(shù)R0C輸入Ui積分常數(shù)Ti計算值測

11、量值200K11V2自定參數(shù)4)觀察比例積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線 典型比例積分環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-4所示.。圖1-4 典型比例積分環(huán)節(jié)模擬電路傳遞函數(shù)： 單位階躍響應(yīng)：實(shí)驗步驟：注：S ST用短路套短接?。?）為了避免積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器（B5）所產(chǎn)生的周期性矩形波信號（OUT），代替信號發(fā)生器（B1）中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入（Ui）；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度1秒（D1單元左顯示）。（注：為了使在積分電容上積分的電荷充分放掉，鎖零時

12、間應(yīng)足夠大，即矩形波的零輸出寬度時間足夠長！ “量程選擇”開關(guān)置于下檔時，其零輸出寬度恒保持為2秒！） 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓 = 1V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1-4安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號A5S4，S8B5S-ST信號輸入（Ui）B5（OUT）A5（H1）示波器聯(lián)接×1檔A5（OUTB）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 打開虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，觀測A5B輸出端（Uo）響應(yīng)曲線，等待完整波形出來后，點(diǎn)擊停止。移動虛擬示波器橫游標(biāo)到輸入電壓

13、15;比例系數(shù)K處，再移動另一根橫游標(biāo)到（輸入電壓×比例系數(shù)K×2）處，得到與積分曲線的兩個交點(diǎn)。再分別移動示波器兩根縱游標(biāo)到積分曲線的兩個交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。實(shí)驗報告要求：按下表改變圖1-4所示的被測系統(tǒng)時間常數(shù)及比例系數(shù)，觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告。必做參數(shù)R0R1C輸入Ui比例系數(shù)K積分常數(shù)Ti計算值測量值計算值測量值200K200K11V1100K22自定參數(shù)5)觀察比例微分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型比例微分環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-5所示。圖1-5 典型比例微分環(huán)節(jié)模擬電路比例微分環(huán)節(jié)+慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)： 微分時間常數(shù)： 慣性時間常數(shù)： 單位階躍響應(yīng)：實(shí)驗

14、步驟：注：S ST用短路套短接!（1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的矩形波輸出作為系統(tǒng)輸入R。（連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號) 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度1秒左右（D1單元左顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓 = 0.5V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1-5安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號A4S4，S9A6S2，S6B5S-ST信號輸入(Ui)B5（OUT）A4（H1）運(yùn)放級聯(lián)A4（OUT）A6（H

15、1）示波器聯(lián)接×1檔A6（OUT）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）（3）運(yùn)行、觀察、記錄：虛擬示波器的時間量程選4檔。 打開虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，用示波器觀測系統(tǒng)的A6輸出端（Uo），等待完整波形出來后，把輸出最高端電壓減去穩(wěn)態(tài)輸出電壓，然后乘以0.632，得到V。 移動虛擬示波器兩根橫游標(biāo)，從最高端開始到V處為止，得到與微分的指數(shù)曲線的交點(diǎn)，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開始到曲線的交點(diǎn)，量得t。 已知KD=10，則圖1-5的比例微分環(huán)節(jié)模擬電路微分時間常數(shù)：6)觀察PID（比例積分微分）環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線PID（比例積分微分）環(huán)節(jié)模擬電路如圖1-6所示。圖1-6

16、PID（比例積分微分）環(huán)節(jié)模擬電路典型比例積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)： 慣性時間常數(shù)： 單位階躍響應(yīng)： 實(shí)驗步驟：注：S ST用短路套短接?。?）為了避免積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器（B5）所產(chǎn)生的周期性矩形波信號（OUT），代替信號發(fā)生器（B1）中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入（Ui）；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度0.4秒左右（D1單元左顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= 0.3V（D1單元右顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖1

17、-6安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。信號輸入（Ui）B5（OUT）A2（H1）示波器聯(lián)接×1檔A2B（OUTB）B3（CH1）B5（OUT）B3（CH2）（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號A2S4，S8B5S-ST（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 打開虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，用示波器觀測A2B輸出端（Uo）。 等待完整波形出來后，點(diǎn)擊停止，移動虛擬示波器兩根橫游標(biāo)使之V=Kp×輸入電壓，得到與積分的曲線的兩個交點(diǎn)。 再分別移動示波器兩根縱游標(biāo)到積分的曲線的兩個交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。 將A2單元的S9短路套套上，點(diǎn)擊開始，用示波器觀測系統(tǒng)的A2B輸出端

18、（Uo），等待完整波形出來后，把最高端電壓減去穩(wěn)態(tài)輸出電壓，然后乘以0.632，得到V。 移動虛擬示波器兩根橫游標(biāo)，從最高端開始到V處為止，得到與微分的指數(shù)曲線的交點(diǎn)，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開始到曲線的交點(diǎn)，量得。 已知KD，則圖1-6的比例微分環(huán)節(jié)模擬電路微分時間常數(shù)：。實(shí)驗二線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究一實(shí)驗?zāi)康?. 了解和掌握典型三階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及型三階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式。2. 熟悉勞斯（ROUTH）判據(jù)使用方法。3. 應(yīng)用勞斯（ROUTH）判據(jù)，觀察和分析型三階系統(tǒng)在階躍信號輸入時，系統(tǒng)的穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定及不穩(wěn)定三種瞬態(tài)響應(yīng)。二實(shí)驗內(nèi)容本實(shí)驗用于觀察和分析三階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)

19、和穩(wěn)定性。典型型三階單位反饋系統(tǒng)原理方塊圖見圖2-1。圖2-1 典型三階閉環(huán)系統(tǒng)的方塊圖型三階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)： （2-1）閉環(huán)傳遞函數(shù)（單位反饋）： （2-2）型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路如圖2-2所示。它由積分環(huán)節(jié)（A2）、慣性環(huán)節(jié)（A3和A5）構(gòu)成。圖2-2 型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖圖2-2的型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路的各環(huán)節(jié)參數(shù)及系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：積分環(huán)節(jié)（A2單元）的積分時間常數(shù)Ti=R1*C1=1S， 慣性環(huán)節(jié)（A3單元）的慣性時間常數(shù) T1=R3*C2=0.1S， K1=R3/R2=1慣性環(huán)節(jié)（A5單元）的慣性時間常數(shù) T2=R4*C3=0.5S，K2=R4/R=500k/R該系統(tǒng)在A5單

20、元中改變輸入電阻R來調(diào)整增益K，R分別為 30K、41.7K、100K 。模擬電路的各環(huán)節(jié)參數(shù)代入式（2-1），該電路的開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(S) = 模擬電路的開環(huán)傳遞函數(shù)代入式（2-2），該電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為： （2-3）特征方程標(biāo)準(zhǔn)式： （2-4）把式（3.1.6）代入式（3.1.7）由Routh穩(wěn)定判據(jù)判斷得Routh行列式為：為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列的系數(shù)都為正值，所以由ROUTH 判據(jù)，得三實(shí)驗內(nèi)容及步驟 型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖見圖2-2，分別將（A11）中的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K，跨接到A5單元（H1）和（IN）之間，改變系統(tǒng)開

21、環(huán)增益進(jìn)行實(shí)驗。注：S-ST不能用“短路套”短接?。?）用信號發(fā)生器（B1）的階躍信號輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號（Ui）：B1單元中電位器的左邊K3開關(guān)撥下（GND），右邊K4開關(guān)撥下（0/+5V階躍）。階躍信號輸出（Y測孔）調(diào)整為2V（調(diào)節(jié)方法：按下信號發(fā)生器（B1）階躍信號按鈕，L9燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬用表測量Y測孔）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖2-2安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S2，S11，S123A3S4，S8，S104A5S7，S105A6S2，S61信號輸入r(t)B1（Y） A1（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A1（O

22、UT）A2（H1）3運(yùn)放級聯(lián)A2（OUTA）A3（H1）4運(yùn)放級聯(lián)A3（OUT）A5（H1）5運(yùn)放級聯(lián)A5（OUTA）A6（H1）6負(fù)反饋A6（OUT）A1（H2）7跨接元件30K (41.7K or 100K)元件庫A11中直讀式可變電阻跨接到A5（H1）和（IN）之間（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端CH1接到A5單元信號輸出端OUT（C(t)）。注：CH1選X1檔。（4）運(yùn)行、觀察、記錄： 運(yùn)行LABACT程序，選擇自動控制菜單下的線性系統(tǒng)的時域分析下的三階典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗項目，就會彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始即可使用本實(shí)驗機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的CH1測

23、孔測量波形。也可選用普通示波器觀測實(shí)驗結(jié)果。 分別將（A11）中的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K，按下B1按鈕，用示波器觀察A5單元信號輸出端C（t）的系統(tǒng)階躍響應(yīng)，并將參數(shù)及各項指標(biāo)填入下表。R（K）K輸出波形穩(wěn)定性 改變時間常數(shù)（分別改變運(yùn)算模擬單元A3的反饋電容C2），重新觀測結(jié)果，填入實(shí)驗報告。 （在下表中填上測量值和臨界穩(wěn)定時的計算值）反饋電容C2（A3）反饋電容C3（A5）A5單元的輸入電阻R（A11阻容元件庫中的可變電阻）穩(wěn)定（衰減振蕩）臨界穩(wěn)定（等幅振蕩）計算值1u1u2u1u 在做該實(shí)驗時，如果發(fā)現(xiàn)有積分飽和現(xiàn)象產(chǎn)生時，即構(gòu)成積分的模擬電路處于飽和狀態(tài)，波形

24、不出來，請人工放電。放電操作如下：輸入端Ui為零，把B5函數(shù)發(fā)生器的SB4“鎖零按鈕”按住3秒左右，進(jìn)行放電?；蛘哧P(guān)閉階躍信號后（Ui為零），用短接塊短接S-ST放電。注意：為了精確得到理想的“穩(wěn)定（衰減振蕩）、臨界振蕩（等幅振蕩）、不穩(wěn)定（發(fā)散振蕩）”的波形，可適當(dāng)調(diào)整可變元件庫（A11）中的可變電阻進(jìn)行實(shí)驗。 四實(shí)驗報告1. 畫出系統(tǒng)模擬運(yùn)算電路圖，及系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖，并標(biāo)出各種參數(shù)的取值。2. 計算R的取值范圍，并將實(shí)驗中所獲取的穩(wěn)定（衰減振蕩）、臨界振蕩（等幅振蕩）、不穩(wěn)定（發(fā)散振蕩）”的波形截取下來。3. 填寫實(shí)驗數(shù)據(jù)表格。五實(shí)驗設(shè)備TDNAC/ACS型電子模擬機(jī)一臺。PC微機(jī)一臺

25、。數(shù)字式萬用表一塊。六實(shí)驗思考1. 在實(shí)驗線路中如何確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋？如果方框回路中有偶數(shù)個運(yùn)算放大器，則構(gòu)成什么反饋?2. 有那些措施能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度？它們對系統(tǒng)的性能還有什么影響？3. 實(shí)驗中的階躍輸入信號的幅值范圍應(yīng)如何考慮？4. 改變時間常數(shù)T1會怎樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性？實(shí)驗三 線性控制系統(tǒng)的頻域分析3. 1 頻率特性測試一實(shí)驗?zāi)康?了解線性系統(tǒng)頻率特性的基本概念。2了解和掌握對數(shù)幅頻曲線和相頻曲線（波德圖）的構(gòu)造及繪制方法。二實(shí)驗內(nèi)容及步驟被測系統(tǒng)是一階慣性的模擬電路圖見圖3-1，觀測被測系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，填入實(shí)驗報告，並在對數(shù)座標(biāo)紙上畫出幅頻特性和相頻特性曲線。本實(shí)驗將正

26、弦波發(fā)生器（B4）單元的正弦波加于被測系統(tǒng)的輸入端，用虛擬示波器觀測被測系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，了解各種正弦波輸入頻率的被測系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。圖3-1 被測系統(tǒng)的模擬電路圖實(shí)驗步驟： （1）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的正弦波輸出作為系統(tǒng)輸入。 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中正弦波（正弦波指示燈亮）。 量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器2”，使之正弦波頻率為8Hz（D1單元右顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“正弦波調(diào)幅”電位器，使之正弦波振幅值輸出為2V左右（D1單元左顯示）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖3-1安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線

27、模塊號跨接座號1A3S1，S7，S92A6S2，S61信號輸入B5（SIN）A3（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A3（OUT）A6（H1）3示波器聯(lián)接×1檔B5（SIN）B3（CH1）4A6（OUT）B3（CH2）（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 運(yùn)行LABACT程序，在界面的自動控制菜單下的線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析實(shí)驗項目，選擇時域分析，就會彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，用示波器觀察波形，應(yīng)避免系統(tǒng)進(jìn)入非線性狀態(tài)。點(diǎn)擊停止鍵后，可拖動時間量程（在運(yùn)行過程中，時間量程無法改變），以滿足觀察要求。 示波器的截圖詳見虛擬示波器的使用。三實(shí)驗報告要求：按下表改變實(shí)驗被測系統(tǒng)正弦波輸入頻率（輸入振幅為2V）。

28、觀測幅頻特性和相頻特性，填入實(shí)驗報告。并畫出幅頻特性、相頻特性曲線。輸入頻率Hz幅頻特性相頻特性計算值測量值計算值測量值0.511.63.24.56.489.612.516203.2 一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性曲線一實(shí)驗?zāi)康?了解和掌握一階慣性環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性和相頻特性，實(shí)頻特性和虛頻特性的計算。2了解和掌握一階慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率的計算，及慣性時間常數(shù)對轉(zhuǎn)折頻率的影響。3了解和掌握對數(shù)幅頻曲線和相頻曲線（波德圖）、幅相曲線（奈奎斯特圖）的構(gòu)造及繪制方法。二實(shí)驗內(nèi)容及步驟1了解和掌握對數(shù)幅頻曲線和相頻曲線（波德圖）、幅相曲線（奈奎斯特圖）的構(gòu)造及繪制方法。2慣性環(huán)節(jié)的頻率特性測試電路見圖3-2，改

29、變被測系統(tǒng)的各項電路參數(shù)，畫出其系統(tǒng)模擬電路圖，及頻率特性曲線，並計算和測量其轉(zhuǎn)折頻率，填入實(shí)驗報告。圖3-2 慣性環(huán)節(jié)的頻率特性測試電路實(shí)驗步驟： （1）將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖3-2安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。1信號輸入B2（OUT2）A3（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A3（OUT）A6（H1）3相位測量A6（OUT） A8（CIN1）4A8（COUT1）B8（IRQ6）5幅值測量A6（OUT） B7（IN4）（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A3S1，S7，S92A6S2，S6（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 運(yùn)行LABACT程序，選擇自

30、動控制菜單下的線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析實(shí)驗項目，選擇一階系統(tǒng)，就會彈出頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表，在該表中用戶可根據(jù)自己的需要填入各個掃描點(diǎn)（本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率），如需在特性曲線上直接標(biāo)注某個掃描點(diǎn)的角頻率、幅頻特性L()或相頻特性()，則可在該表的掃描點(diǎn)上小框內(nèi)點(diǎn)擊一下（打）。確認(rèn)后將彈出虛擬示波器的頻率特性界面，點(diǎn)擊開始，即可按頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表，實(shí)現(xiàn)頻率特性測試。 測試結(jié)束后(約十分鐘），可點(diǎn)擊界面下方的“頻率特性”選擇框中的任意一項進(jìn)行切換，將顯示被測系統(tǒng)的對數(shù)幅頻、相頻曲線(伯德圖)和幅相曲線(奈奎斯特圖)。示波器的截圖詳見虛擬示波器的使用。顯示該系統(tǒng)用戶點(diǎn)取

31、的頻率點(diǎn)的、L、Im、Re實(shí)驗機(jī)在測試頻率特性結(jié)束后，將提示用戶用鼠標(biāo)直接在幅頻或相頻特性曲線的界面上點(diǎn)擊所需增加的頻率點(diǎn)（為了教育上的方便，本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率），實(shí)驗機(jī)將會把鼠標(biāo)點(diǎn)取的頻率點(diǎn)的頻率信號送入到被測對象的輸入端，然后檢測該頻率的頻率特性。檢測完成后在界面上方顯示該頻率點(diǎn)的f、L、Im、Re相關(guān)數(shù)據(jù)，同時在曲線上打十字標(biāo)記。三實(shí)驗報告要求：按下表改變圖3-2所示的實(shí)驗被測系統(tǒng)：改變慣性時間常數(shù) T（改變模擬單元A3的反饋電容C）。在報告空白處填上轉(zhuǎn)折頻率（=45°）測量值和計算值。慣性時間常數(shù) T轉(zhuǎn)折頻率實(shí)測值計算值0.10.20.33. 3 二

32、階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線一實(shí)驗?zāi)康? 了解和掌握二階閉環(huán)系統(tǒng)中的對數(shù)幅頻特性和相頻特性，實(shí)頻特性和虛頻特性的計算。2 了解和掌握欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)中的自然頻率n、阻尼比對諧振頻率r和諧振峰值L(r)的影響及r和L(r) 的計算。3 觀察和分析欠阻尼二階開環(huán)系統(tǒng)的諧振頻率r、諧振峰值L(r)，并與理論計算值作比對。4 改變被測系統(tǒng)的電路參數(shù)，畫出閉環(huán)頻率特性曲線，觀測諧振頻率和諧振峰值，填入實(shí)驗報告。二實(shí)驗內(nèi)容及步驟1被測系統(tǒng)模擬電路圖的構(gòu)成如圖3-3所示，觀測二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線，測試其諧振頻率、諧振峰值。2改變被測系統(tǒng)的各項電路參數(shù)，畫出其系統(tǒng)模擬電路圖，及閉環(huán)頻率特性曲線，並計算和測

33、量系統(tǒng)的諧振頻率及諧振峰值，填入實(shí)驗報告。圖3-3 二階閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性測試電路 實(shí)驗步驟： （1）將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖3-3安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S2，S11，S123A3S8，S95A6S2，S61信號輸入B2（OUT2） A1（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3運(yùn)放級聯(lián)A3（OUT）A6（H1）4負(fù)反饋A3（OUT）A1（H2）6相位測量A6（OUT） A8（CIN1）7A8（COUT1） B8（IRQ6）8幅值測量A6（OUT） B7（IN4）

34、9跨接元件（4K）元件庫A11中可變電阻跨接到A2A（OUTA）和A3（IN）之間（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入，運(yùn)行LABACT程序，在界面的自動控制菜單下的線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析實(shí)驗項目，選擇二階系統(tǒng)，就會彈出頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表。在該表中用戶可根據(jù)自己的需要填入各個掃描點(diǎn)頻率（本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率），如需在特性曲線上標(biāo)注顯示某個掃描點(diǎn)的角頻率、幅頻特性L()或相頻特性()，則可在該表的掃描點(diǎn)上方小框內(nèi)點(diǎn)擊一下（打）。設(shè)置完后，點(diǎn)擊確認(rèn)后將彈出虛擬示波器的頻率特性界面，點(diǎn)擊開始，即可按頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表規(guī)定的頻率

35、值，實(shí)現(xiàn)頻率特性測試。 測試結(jié)束后（約十分鐘），可點(diǎn)擊界面下方的“頻率特性”選擇框中的任意一項進(jìn)行切換，將顯示被測系統(tǒng)的閉環(huán)對數(shù)幅頻、相頻特性曲線（伯德圖）和幅相曲線（奈奎斯特圖）。 顯示該系統(tǒng)用戶點(diǎn)取的頻率點(diǎn)的、L、Im、Re實(shí)驗機(jī)在測試頻率特性結(jié)束后，將提示用戶用鼠標(biāo)直接在幅頻或相頻特性曲線的界面上點(diǎn)擊所需增加的頻率點(diǎn)（為了教育上的方便，本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率，例如所選擇的信號頻率f值為4.19Hz，則被認(rèn)為4.1 Hz送入到被測對象的輸入端），實(shí)驗機(jī)將會把鼠標(biāo)點(diǎn)取的頻率點(diǎn)的頻率信號送入到被測對象的輸入端，然后檢測該頻率的頻率特性。檢測完成后在界面上方顯示該頻率點(diǎn)的f

36、、L、Im、Re相關(guān)數(shù)據(jù)，同時在曲線上打十字標(biāo)記。如果增添的頻率點(diǎn)足夠多，則特性曲線將成為近似光滑的曲線。鼠標(biāo)在界面上移動時，在界面的左下角將會同步顯示鼠標(biāo)位置所選取的角頻率值及幅值或相位值。 諧振頻率和諧振峰值的測試：在閉環(huán)對數(shù)幅頻曲線中用鼠標(biāo)在曲線峰值處點(diǎn)擊一下，待檢測完成后就可以根據(jù)十字標(biāo)記測得該系統(tǒng)的諧振頻率r ，諧振峰值L(r)。諧振頻率r諧振峰值L(r)圖3-4 被測二階閉環(huán)系統(tǒng)的對數(shù)幅頻曲線三實(shí)驗報告要求： 按下表改變圖3-3所示的實(shí)驗被測系統(tǒng)。改變開環(huán)增益K（A3）、慣性時間常數(shù)T（A3）、積分常數(shù)Ti（A2），畫出其系統(tǒng)模擬電路圖，及開環(huán)頻率特性曲線，並計算和測量系統(tǒng)的諧振頻

37、率及諧振峰值，填入實(shí)驗報告。開環(huán)增益K（A3）慣性常數(shù)T（A3）積分常數(shù)Ti（A2）諧振頻率（rad）諧振峰值（dB）計算值測量值計算值測量值250.110.20.3200.10.50.23. 4 二階開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線一實(shí)驗?zāi)康?了解和掌握型二階開環(huán)系統(tǒng)中的對數(shù)幅頻特性和相頻特性，實(shí)頻特性 和虛頻特性的計算。2了解和掌握欠阻尼型二階閉環(huán)系統(tǒng)中的自然頻率、阻尼比對開環(huán)參數(shù)幅值穿越頻率和相位裕度的影響，及幅值穿越頻率和相位裕度的計算。3研究表征系統(tǒng)穩(wěn)定程度的相位裕度和幅值穿越頻率對系統(tǒng)的影響。4了解和掌握型二階開環(huán)系統(tǒng)對數(shù)幅頻曲線、相頻曲線、和幅相曲線的構(gòu)造及繪制方法二實(shí)驗內(nèi)容及步驟1被測系

38、統(tǒng)模擬電路圖的構(gòu)成如圖3-3所示（同型二階閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性測試構(gòu)成），測試其幅值穿越頻率、相位裕度。2改變被測系統(tǒng)的各項電路參數(shù)，畫出其系統(tǒng)模擬電路圖，及開環(huán)頻率特性曲線，並計算和測量其幅值穿越頻率、相位裕度，填入實(shí)驗報告。實(shí)驗步驟： （1）將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入。（2）構(gòu)造模擬電路：安置短路套及測孔聯(lián)線表同笫3.2 節(jié)二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線測試。（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入，運(yùn)行LABACT程序，在界面的自動控制菜單下的線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析實(shí)驗項目，選擇二階系統(tǒng)，就會彈出頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表，在該表中用

39、戶可根據(jù)自己的需要填入各個掃描點(diǎn)（本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率），如需在特性曲線上直接標(biāo)注顯示某個掃描點(diǎn)的角頻率、幅頻特性L()或相頻特性()，則可在該表的掃描點(diǎn)上小框內(nèi)點(diǎn)擊一下（打）。確認(rèn)后將彈出虛擬示波器的頻率特性界面，點(diǎn)擊開始，即可按頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表規(guī)定的頻率值，實(shí)現(xiàn)頻率特性測試。 待實(shí)驗機(jī)把閉環(huán)頻率特性測試結(jié)束后，再在示波器界面左上角的紅色開環(huán)或閉環(huán)字上雙擊，將在示波器界面上彈出開環(huán)閉環(huán)選擇框，點(diǎn)擊確定后，示波器界面左上角的紅字，將變?yōu)殚_環(huán)然后再在示波器界面下部頻率特性選擇框點(diǎn)擊（任一項），在示波器上將轉(zhuǎn)為開環(huán)頻率特性顯示界面。可點(diǎn)擊界面下方的“頻率特性”選擇框中的

40、任意一項進(jìn)行切換，將顯示被測系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻、相頻特性曲線（伯德圖）和幅相曲線（奈奎斯特圖）。在開環(huán)頻率特性界面上，亦可轉(zhuǎn)為閉環(huán)頻率特性顯示界面，方法同上。在頻率特性顯示界面的左上角，有紅色開環(huán)或閉環(huán)字表示當(dāng)前界面的顯示狀態(tài)。圖3-3的被測二階系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻曲線的實(shí)驗結(jié)果見圖3-5所示。 顯示該系統(tǒng)用戶點(diǎn)取的頻率點(diǎn)的、L、Im、Re實(shí)驗機(jī)在測試頻率特性結(jié)束后，將提示用戶用鼠標(biāo)直接在幅頻或相頻特性曲線的界面上點(diǎn)擊所需增加的頻率點(diǎn)（為了教育上的方便，本實(shí)驗機(jī)選取的頻率值f，以0.1Hz為分辨率，例如所選擇的信號頻率f值為4.19Hz，則被認(rèn)為4.1 Hz送入到被測對象的輸入端），實(shí)驗機(jī)將會把

41、鼠標(biāo)點(diǎn)取的頻率點(diǎn)的頻率信號送入到被測對象的輸入端，然后檢測該頻率的頻率特性。檢測完成后在界面上方顯示該頻率點(diǎn)的f、L、Im、Re相關(guān)數(shù)據(jù)，同時在曲線上打十字標(biāo)記。如果增添的頻率點(diǎn)足夠多，則特性曲線將成為近似光滑的曲線。鼠標(biāo)在界面上移動時，在界面的左下角將會同步顯示鼠標(biāo)位置所選取的角頻率值及幅值或相位值。在軟件安裝目錄AedkLabACT兩階頻率特性數(shù)據(jù)表.txt中將列出所有測試到的頻率點(diǎn)的開環(huán)L、Im、Re等相關(guān)數(shù)據(jù)測量。注：該數(shù)據(jù)表不能自動更新，只能用關(guān)閉后再打開的辦法更新。 幅值穿越頻率c ，相位裕度的測試：在開環(huán)對數(shù)幅頻曲線中，用鼠標(biāo)在曲線L()=0 處點(diǎn)擊一下，待檢測完成后，就可以根據(jù)

42、十字標(biāo)記測得系統(tǒng)的幅值穿越頻率c ，見圖3-5；同時還可在開環(huán)對數(shù)相頻曲線上根據(jù)十字標(biāo)記測得該系統(tǒng)的相位裕度。實(shí)驗結(jié)果可與式（3-3）和（3-4）的理論計算值進(jìn)行比對。注1：用戶用鼠標(biāo)只能在幅頻或相頻特性曲線的界面上點(diǎn)擊所需增加的頻率點(diǎn)，無法在幅相曲線的界面上點(diǎn)擊所需增加的頻率點(diǎn)。穿越頻率c圖3-5 被測二階開環(huán)系統(tǒng)的對數(shù)幅頻曲線三實(shí)驗報告要求：按下表改變圖3-4所示的實(shí)驗被測系統(tǒng)。改變開環(huán)增益K（A3）、慣性時間常數(shù)T（A3）、積分常數(shù)Ti（A2），畫出其系統(tǒng)模擬電路圖，及開環(huán)頻率特性曲線（對數(shù)幅頻曲線、相頻曲線和幅相曲線），並計算和測量系統(tǒng)的穿越頻率及相位裕度，填入實(shí)驗報告。開環(huán)增益K（A

43、3）慣性常數(shù)T（A3）積分常數(shù)Ti（A2）穿越頻率相位裕度計算值測量值計算值測量值250.11250.2150.3200.10.2100.5實(shí)驗四 線性系統(tǒng)的校正線性控制系統(tǒng)的校正與狀態(tài)反饋就是在被控對象已確定，在給定性能指標(biāo)的前提下，要求設(shè)計者選擇控制器（校正網(wǎng)絡(luò)）的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使控制器和被控對象組成一個性能滿足指標(biāo)要求的系統(tǒng)。頻域法校正主要是通過對被控對象的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和相頻特性（波德圖）觀察和分析實(shí)現(xiàn)的。一實(shí)驗?zāi)康?了解和掌握超前校正的原理。2了解和掌握利用開環(huán)的對數(shù)幅頻特性和相頻特性完成超前校正網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的計算。3掌握在被控系統(tǒng)中如何串入超前校正網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個性能滿足指標(biāo)要求的新系

44、統(tǒng)的方法。 二實(shí)驗內(nèi)容及步驟1觀測校正前時域特性曲線，並測量校正前系統(tǒng)的超調(diào)量Mp、峰值時間tP。2觀測被控系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和相頻特性，幅值穿越頻率c，相位裕度，按“校正后系統(tǒng)的相位裕度”要求,設(shè)計校正參數(shù)，構(gòu)建校正后系統(tǒng)。3觀測校正后的時域特性曲線，並測量校正后系統(tǒng)的超調(diào)量Mp、峰值時間tP。4觀測校正后系統(tǒng)的頻率特性，觀測校正后幅值穿越頻率c、相位裕度。注：在進(jìn)行本實(shí)驗前應(yīng)熟練掌握使用本實(shí)驗機(jī)的二階系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性和相頻特性的測試方法。1）。未校正系統(tǒng)的時域特性的測試未校正系統(tǒng)模擬電路圖見圖4-1。本實(shí)驗將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元作為信號發(fā)生器， OUT輸出施加于被測系統(tǒng)的輸入端U

45、i，觀察OUT從0V階躍+2.5V時被測系統(tǒng)的時域特性。圖4-1 未校正系統(tǒng)模擬電路圖實(shí)驗步驟： 注：S ST 用“短路套”短接！（1）構(gòu)造模擬電路：按圖4-1安置短路套及測孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S3，S113A3S1，S64A6S4，S8，S95B5S-ST1信號輸入r(t)B5（OUT）A1（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3運(yùn)放級聯(lián)A2A（OUTA）A6（H1）4負(fù)反饋A6（OUT）A1（H2）5運(yùn)放級聯(lián)A6（OUT）A3（H1）6示波器聯(lián)接×1檔A3（OUT）B3（CH1）7B5（OUT）B3（CH2）（

46、2）將函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的矩形波輸出作為系統(tǒng)輸入R。（連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號) 在顯示與功能選擇（D1）單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波（矩形波指示燈亮）。 函數(shù)發(fā)生器（B5）單元的量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1”，使之矩形波寬度3秒（D1單元左顯示）。 調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅”電位器使矩形波輸出電壓= 2.5V（D1單元右顯示）。（3）運(yùn)行、觀察、記錄： 運(yùn)行LABACT程序，在界面自動控制菜單下的“線性系統(tǒng)的校正和狀態(tài)反饋”實(shí)驗項目，選中“線性系統(tǒng)的校正”項，彈出線性系統(tǒng)的校正的界面，點(diǎn)擊開始，用虛擬示波器CH1觀察系統(tǒng)輸出信號。 觀察OUT從0V階躍+2.

47、5V時被測系統(tǒng)的時域特性，等待一個完整的波形出來后，點(diǎn)擊停止，然后移動游標(biāo)測量其超調(diào)量、峰值時間及調(diào)節(jié)時間。時域特性超調(diào)量Mp(%)峰值時間tp(s)在未校正系統(tǒng)的時域特性特性曲線上可測得時域特性：表4-1 未校正系統(tǒng)的時域特性 2）未校正系統(tǒng)的頻域特性的測試本實(shí)驗將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）單元作為信號發(fā)生器，實(shí)驗開始后，將按頻率特性掃描點(diǎn)設(shè)置表規(guī)定的頻率值，按序自動產(chǎn)生多種頻率信號，OUT2輸出施加于被測系統(tǒng)的輸入端r(t)，然后分別測量被測系統(tǒng)的輸出信號的閉環(huán)對數(shù)幅值和相位，數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)運(yùn)算后在虛擬示波器中顯示。未校正系統(tǒng)頻域特性測試的模擬電路圖見圖4-2。圖4-2 未校正系統(tǒng)頻域特性測試的模擬

48、電路圖 實(shí)驗步驟： （1）將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖4-2安置短路套及測孔聯(lián)線表如下。 模塊號跨接座號1A1S4，S82A2S3，S113A3S1，S64A6S4，S8，S95B5S-ST（a）安置短路套 （b）測孔聯(lián)線1信號輸入r(t)B2（OUT2）A1（H1）2運(yùn)放級聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3運(yùn)放級聯(lián)A2A（OUTA）A6（H1）4負(fù)反饋A6（OUT）A1（H2）5運(yùn)放級聯(lián)A6（OUT）A3（H1）6幅值測量A3（OUT） B7（IN4）7相位測量A3（OUT） A8（CIN1）8A8（COUT1） B8（IRQ6）（3）運(yùn)行、觀察

49、、記錄：將數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（B2）輸出OUT2作為被測系統(tǒng)的輸入，運(yùn)行LABACT程序，在界面的自動控制菜單下的線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析實(shí)驗項目，選擇二階系統(tǒng)，就會彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始，則進(jìn)行頻率特性測試。在未校正系統(tǒng)模擬電路的相頻特性曲線上可測得未校正系統(tǒng)頻域特性：表4-2 未校正系統(tǒng)頻域特性頻域特性穿越頻率c（rad/s）相位裕度（°） 3）超前校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計 在未校正系統(tǒng)模擬電路的開環(huán)相頻特性曲線上測得未校正系統(tǒng)的相位裕度=18.9°。 如果設(shè)計要求校正后系統(tǒng)的相位裕度=52°，則網(wǎng)絡(luò)的最大超前相位角須為： ，。其中為考慮到時，所需減的角度，一般取5°10°。 可計算出網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)： 可計算出網(wǎng)絡(luò)的最大超前相位角處的對數(shù)幅頻值為： 在系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性曲線上，可測得時的角頻率=14.4 rad/s ，該角頻率應(yīng)是網(wǎng)絡(luò)的最大超前角頻率，這亦是串聯(lián)超前校正后系統(tǒng)的零分