7知識資料李心瞳知識資料實驗一

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁自動控制原理實驗報告二階系統(tǒng)的電子模擬及時域響應的動態(tài)測試學院宇航學院姓名李心瞳班級161517學號7日期2018.11.8一、實驗目的1.了解一、二階系統(tǒng)階躍響應及其性能指標與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系。2.學習在電子模擬機上建立典型環(huán)節(jié)系統(tǒng)模型的主意。3.學習階躍響應的測試主意。二、實驗內(nèi)容1.建立一階系統(tǒng)的電子模型,觀測并記錄在不同時光常數(shù)T時的躍響應曲線,并測定其過渡過程時光Ts。2.建立二階系統(tǒng)的電子模型,觀測并記錄在不同阻尼比ζ時的躍響應曲線,并測定其超調(diào)量σ%及過渡過程時光Ts。三、實驗原理1．一階系統(tǒng)：系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：?模擬運算電路如圖1-1所示：圖1-1由圖1-1得U在實驗當中一直取R2=R1，則K=1，T=R2C取不同的時光常數(shù)T分離為：0.25s、0.5s、1s2．二階系統(tǒng):其傳遞函數(shù)為：?令ωn=1弧度/秒，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示：圖1-2按照結(jié)構(gòu)圖，建立的二階系統(tǒng)模擬線路如圖1-3所示：圖1-3取R2C1=1，R3C2=1，則R4R3理論及σ%理論由公式和及計算得到。ζ取不同的值ζ=0.25,ζ=0.5,ζ=1，ζ=0.707四、實驗步驟1.決定已斷開電子模擬機的電源，按如實驗說明書的條件和要求，按照計算的電阻電容值，搭接模擬線路；2.將系統(tǒng)輸入端與D/A1相連，將系統(tǒng)輸出端與A/D1相；3.檢查線路準確后，模擬機可通電；4.雙擊桌面的“自控原理實驗”圖標后進入實驗軟件系統(tǒng)。5.在系統(tǒng)菜單中挑選“項目”——“典型環(huán)節(jié)實驗”；在彈出的對話框中階躍信號幅值選1伏，單擊按鈕“硬件參數(shù)設置”，彈出“典型環(huán)節(jié)參數(shù)設置”對話框，采用默認值即可。6.單擊“決定”，舉行實驗。完成后檢查實驗結(jié)果，填表記錄實驗數(shù)據(jù)，抓圖記錄實驗曲線。五、實驗設備HHMN-1電子模擬機一臺、PC機一臺、數(shù)字式萬用表一塊六、實驗數(shù)據(jù)1．一階系統(tǒng)階躍響應測試時光常數(shù)T0.2390.51電阻R2510K500K（1M//1M）1M電容C0.47uF1uF1uFTs實測值0.7448s1.5495s3.1095sTs理論值0.7191s1.500s3.000s誤差3.57%3.3%3.65階躍響應曲線圖1-4圖1-5圖1-6圖1-4一階系統(tǒng)階躍響應T=0.25圖1-5一階系統(tǒng)階躍響應T=0.5圖1-6一階系統(tǒng)階躍響應T=12．二階系統(tǒng)階躍響應測試因為時光緣故，ξ=0.5沒有完成調(diào)試。ξ0.250.50.7071R42M1M710K500KC21uF1uF0.47uF1uFб%實測值44.39%15.46%4.4%0б%理論值44.43%16.3%4.32%0Ts實測值14.24s5.7495s4.76s4.91sTs理論值14s7s4.95s4.75s響應曲線圖1-7圖1-8圖1-9圖1-10圖1-7二階系統(tǒng)階躍響應ξ=0.25圖1-8二階系統(tǒng)階躍響應ξ=0.5圖1-9二階系統(tǒng)階躍響應ξ=0.707圖1-10二階系統(tǒng)階躍響應ξ=1七、誤差分析1.這是可定系統(tǒng)誤差。3.實驗箱A/D轉(zhuǎn)換時有誤差。4.理論計算的Ts和超調(diào)量依然為經(jīng)驗預計公式，并不能算做徹低確切。八、實驗結(jié)論（1）一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)的階躍響應指標只與其時光常數(shù)T=RC有關(guān)，即一階系統(tǒng)的階躍響應指標取決于系統(tǒng)的電阻和電容。約定Ts=3T，T越小系統(tǒng)的迅速性約好，反之越差。一階系統(tǒng)的階躍響應穩(wěn)態(tài)誤差為零，超調(diào)量也為零，這個特性在實驗結(jié)果中可以顯然看見到。（2）二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)的階躍響應指標取決于阻尼比，天然振蕩角頻率。①迅速性：通過看見圖像可知，在二階系統(tǒng)的階躍響應中，過小，響應的速度比較快，但是響應的振蕩強烈，衰減也比較緩慢，沒有較好的安穩(wěn)性；過大時，系統(tǒng)響應緩慢，調(diào)節(jié)時光比較長，沒有較好的啟動迅速性；時，此時系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時光最短，即迅速性最好。同時，時，超調(diào)量為5%左右，安穩(wěn)性也是令人愜意的，因此，為最佳阻尼比。②穩(wěn)定性：通過看見圖像可以看出，在欠阻尼