自動控制實驗(浙江工商大學)

一.典型環(huán)節(jié)及其階躍響應1)比例環(huán)節(jié)：比例環(huán)節(jié)的傳函為：G(s)=U2(s)/U1(s)=常數(shù)K，U0(t)=K2)積分環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)G(s)=U2(s)/U1(s)=，T=，3)微分環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)為：G(s)=Ts（T>0）4)慣性環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù),5）比例積分環(huán)節(jié)：，6）比例微分環(huán)節(jié)：，7）比例積分微分環(huán)節(jié)：，8)振蕩環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù)為G(s)＝二.二階系統(tǒng)階躍響應開環(huán)傳遞函數(shù)：；閉環(huán)：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)T=R2*C2=0.1S自然頻率：；阻尼比：；；；三.三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性分析（ROUTH判據(jù)）Ⅰ型三階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù);閉環(huán)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；慣性環(huán)節(jié)（A3單元）的慣性時間常數(shù)T1=R3*C2，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閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為：特征方程標準式：四;PID控制器PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用1)比例調節(jié)作用是增大超調量，減少上升時間，減少但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。2)積分環(huán)節(jié)調節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。3)微分環(huán)節(jié)：可以減少超調,減少調節(jié)時間，對系統(tǒng)抗干擾不利。五.根軌跡例：num=[1,4,8];den=[118120.3357.5478.5306];G=tf(num,den);rlocus(G)例：G=tf([11],[1110]);subplot(2,1,1);%將畫圖分成2×1個長方形區(qū)域，當前圖為第1個長方形區(qū)域rlocus(G);subplot(2,1,2);%將畫圖分成2×1個長方形區(qū)域，當前圖為第2個長方形區(qū)域G_c=feedback(G,1);step(G_c)六.非線性試驗1．繼電特性特點是：當輸入信號大于0時，輸出U0=+M，輸入信號小于0，輸出U0=-M。2.飽和特性特點是：當輸入信號較小時，即小于|a|時，電路將工作于線性區(qū)，其輸出U0=KUi，如輸入信號超過|a|時，電路將工作于飽和區(qū)，即非線性區(qū)，U0=M。3．死區(qū)特性特點是：在死區(qū)內雖有輸入信號，但其輸出U0=0，當輸入信號大于或小于|△|時，則電路工作于線性區(qū)，其輸出U0=KUi。繼電特性飽和特性死區(qū)特性七.采樣控制系統(tǒng)分析1.零階保持器的最大優(yōu)點是結構簡單，容易實現(xiàn)。在計算機控制系統(tǒng)中，D／A變換器同零階保持器具有相同的功能。零階保持器的另一個優(yōu)點是完全適用于非周期采樣。2.判斷采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的充要條件線性連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的分析是根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在S平面上的位置來進行的。如果系統(tǒng)特征方程的根都在左半S平面(即特征根都具有負實部)則系統(tǒng)穩(wěn)定。S平面和Z平面之間的關系是：S平面左半平面將映射到Z平面上以原點為圓心的單位圓內，S平面的右半平面將映射到Z平面上以原點為圓心的單位圓外。充要條件是：系統(tǒng)特征方程的根必須在Z平面的單位圓內，只要其中有一個特征根在單位圓外，系統(tǒng)就不穩(wěn)定；當有一個根在Z平面的單位圓上而其他根在單位圓內時，系統(tǒng)就處于臨界穩(wěn)定。也就是說，只要特征根的模均小于1，則系統(tǒng)穩(wěn)定。3.,積分環(huán)節(jié)（A3單元）的積分時間常數(shù)Ti=R2*C2=0.2S，慣性環(huán)節(jié)（A5單元）的慣性時間常數(shù)T=R1*C1=0.5S，增益K=R1/R3=5。則：采樣周期T<0.0823S八：線性控制系統(tǒng)的頻域響應分析1.原理是在被測對象的輸入端加上正弦信號，待輸出穩(wěn)定后，在輸出端可以得到與輸入端同頻率的正弦信號，但其幅值和相位與輸入端不同.幅頻特性：│G(jω)│=Ym/Xm(穩(wěn)態(tài)輸出與輸入振幅之比)，用A(ω)表示，A(ω)＝│G(jω)│相頻特性：∠G(jω)=Φ(ω)(穩(wěn)態(tài)輸出與輸入相位之差)，用φ(ω)表示，φ(ω)=∠G(jω)其中：Ym—輸出正弦信號的振幅Xm—輸入正弦信號的振幅2.G=tf([7],[1489])ltiview(G)奈魁斯特圖:博德圖：bode(g1,‘k’)g1=tf([1],[10,1])den=conv([1,1-0.2j],[1,1+0.2j])