實驗三 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

實驗三控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析預(yù)習(xí)要求分析實驗系統(tǒng)電路，掌握其工作原理。復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，掌握控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件及穩(wěn)定判據(jù)。按照所給的線路圖，分別計算C=1f和C=0.1f時，系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩、增幅振蕩、減幅振蕩的條件，以及控制系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的電阻值R2。注：實驗指導(dǎo)書上沒有本實驗，請同學(xué)們做實驗的時候帶好這份實驗指導(dǎo)。實驗?zāi)康挠^察控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象，了解和掌握控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件及臨界穩(wěn)定點的判斷方法。研究系統(tǒng)開環(huán)增益和時間常數(shù)對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。實驗設(shè)備DICE-AT2型自動控制系統(tǒng)實驗箱計算機(jī)一臺RS232串口線一條實驗內(nèi)容系統(tǒng)模擬電路圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)模擬電路圖其開環(huán)傳遞函數(shù)為:式中K=R2/R1，R1=50K，R2=0～680K；T=RC，R=250K，C=1f或C=0.1f兩種情況。實驗步驟1．按系統(tǒng)模擬電路圖連接電路（依次使用運(yùn)放單元U3，U6，U4，U5，U8和U23構(gòu)建），電路的輸入為階躍信號。啟動計算機(jī)運(yùn)行DICE計算機(jī)控制實現(xiàn)軟件，打開實驗箱電源。2．分別取R2的值為100K，200K，250K，500K，此時相應(yīng)的K=2，4，5，10。觀察不同R2值時示波器窗口內(nèi)的輸出波形(既Uo的波形)，找到系統(tǒng)輸出產(chǎn)生增幅振蕩時相應(yīng)的R2及K值；再把電阻R2由大至小變化，即R2=500K，250K，200K，100K，觀察不同R2值時顯示區(qū)內(nèi)的輸出波形，找出系統(tǒng)輸出產(chǎn)生等幅振蕩變化的R2及K值，并觀察Uo的輸出波形。3．在步驟2條件下，使系統(tǒng)工作在不穩(wěn)定狀態(tài)，即工作在等幅振蕩情況。改變電路中的電容C由1f變成0.1f，分別取R2的值為500K，680K，750K，950K（此時相應(yīng)的K=10，13.6，15，19）。觀察不同R2值時示波器窗口內(nèi)的輸出波形(既Uo的波形)，找到系統(tǒng)輸出產(chǎn)生增幅振蕩時相應(yīng)的R2及K值；再把電阻R2由大至小變化，即R2=950K，750K，680K，500K，觀察系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化。將實驗結(jié)果填入下表中。參數(shù)系統(tǒng)響應(yīng)曲線C=1ufR1=50KT=0.1R2=100KK=2R2=200KK=4R2=250KK=5R2=500KK=10理論值:R臨=K=實測值:R臨=K=C=0.1ufR1=50KT=0.01R2=500KK=10R2=680KK=13.6R2=750KK=15R2=950KK=19理論值:R臨=K=實測值:R臨=