實驗一典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)

1、實驗一、典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)一、實驗?zāi)康?. 掌握控制模擬實驗的基本原理和一般方法。2. 掌握控制系統(tǒng)時域性能指標(biāo)的測量方法。二、實驗設(shè)備1 EL-AT-II型自動控制系統(tǒng)實驗箱一臺2 計算機一臺三、實驗原理1模擬實驗的基本原理：控制系統(tǒng)模擬實驗采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運算放大器不同的輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模擬各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來，便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計算機等測量儀器，測量系統(tǒng)的輸出，便可得到系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)曲線及性能指標(biāo)。若改變系統(tǒng)的參數(shù)，還可進一步分析研究參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。2 時域性能指標(biāo)的測

2、量方法：超調(diào)量Ó %：1) 啟動計算機，在桌面雙擊圖標(biāo) 自動控制實驗系統(tǒng) 運行軟件。2) 檢查USB線是否連接好，在實驗項目下拉框中選中任實驗，點擊按鈕，出 現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對話框設(shè)置好參數(shù)按確定按鈕，此時如無警告對話框出現(xiàn)表示通信正常，如出現(xiàn)警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以繼續(xù)進行實驗。3) 連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。4) 在實驗項目的下拉列表中選擇實驗一典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng) 。5) 鼠標(biāo)單擊按鈕，彈出實驗課題參數(shù)設(shè)置對話框。在參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)置相應(yīng)的實驗參

3、數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示實驗結(jié)果。6) 用軟件上的游標(biāo)測量響應(yīng)曲線上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，代入下式算出超調(diào)量： TP與TS：利用軟件的游標(biāo)測量水平方向上從零到達最大值與從零到達95%穩(wěn)態(tài)值所需的時間值，便可得到TP與TS。四、實驗內(nèi)容構(gòu)成下述典型一階系統(tǒng)的模擬電路，并測量其階躍響應(yīng)：1. 比例環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖1-1。 G（S）= -R2/R12. 慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖1-2。 G（S）= - K/TS+1 K=R2/R1，T=R2C3. 積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-3。 G（S）=1/TS T=RC 4. 微分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-4。G（

4、S）= - RCS5. 例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-5（未標(biāo)明的C=0.01uf）。 G（S）= -K（TS+1）K=R2/R1，T=R2C 6.比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-6。 G（S）=K（1+1/TS） K=R2/R1，T=R2C五、實驗步驟1.啟動計算機，在桌面雙擊圖標(biāo) 自動控制實驗系統(tǒng) 運行軟件。2.測試計算機與實驗箱的通信是否正常,通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進行實驗。比例環(huán)節(jié)3.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖1-1)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電

5、源。4.在實驗項目的下拉列表中選擇實驗一一、典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng) 。5.鼠標(biāo)單擊按鈕，彈出實驗課題參數(shù)設(shè)置對話框。在參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)置相應(yīng)的實驗參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示實驗結(jié)果6.觀測計算機屏幕顯示出的響應(yīng)曲線及數(shù)據(jù)。7.記錄波形及數(shù)據(jù)（由實驗報告確定）。慣性環(huán)節(jié)8.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖1-2)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。9.實驗步驟同47積分環(huán)節(jié)10.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖1-3)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸

6、入，將積分電容兩端連在模擬開關(guān)上。檢查無誤后接通電源。11.實驗步驟同47微分環(huán)節(jié)12.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖1-4)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。13.實驗步驟同47比例+積分環(huán)節(jié)14.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(圖1-6)。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將積分電容連在模擬開關(guān)上。檢查無誤后接通電源。15.實驗步驟同4716. 測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并記入上表。六、實驗結(jié)果（一）數(shù)據(jù)表格參數(shù)階躍響應(yīng)曲線TS（秒）理論值實測值R1=R2

7、=100KC=1ufK=1 T=0.1S比例環(huán)節(jié)28.50X10-328.00X10-3慣性環(huán)節(jié)332.00X10-3336.00X10-3積分環(huán)節(jié)605.00X10-3608.00X10-3微分環(huán)節(jié)54.00X10-356.00X10-3比例+微分環(huán)節(jié)82.00X10-380.00X10-3比例+積分環(huán)節(jié)501.00X10-3504.00X10-3R1=100KR2=200KC=1ufK=2 T=1S比例環(huán)節(jié)24.50X10-324.00X10-3慣性環(huán)節(jié)825.00X10-3828.00X10-3積分環(huán)節(jié)609.00X10-3608.00X10-3微分環(huán)節(jié)57.00X10-356.00X1

8、0-3比例+微分環(huán)節(jié)66.00X10-368.00X10-3比例+積分環(huán)節(jié)405.00X10-3408.00X10-3（二）階躍響應(yīng)曲線1.比例環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)置：1 R1=100K R2=200K：R1=R2=100K：參數(shù)設(shè)置2慣性環(huán)節(jié)R1=100K R2=200K：R1=R2=100K：3. 積分環(huán)節(jié)R=100K C=1uF：4微分環(huán)節(jié) R=100K C=0.01uf：5. 例+微分環(huán)節(jié)R1=R2=100K： R1= 100K R2=200K： 6比例+積分 R1=R2=100K： R1= 100K R2=200K：七、實驗總結(jié)通過這次實驗 ，我掌握控制模擬實驗的基本原理和一般方法和控制系統(tǒng)時域性能指標(biāo)的測量方法。這次實驗后，我更加了解到，各種典型信號的響應(yīng)不只是理