自动控制原理实验报告1典型环节的模拟研究.docx
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自动控制原理实验报告1典型环节的模拟研究
自动控制原理实验报告1--典型环节的模拟研究
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(1)为了避免积分饱和,将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT),代替信号发生器(B1)
中的人工阶跃输出作为系统的信号输入(Ui);该信号为零输出时,将自动对模拟电路锁零。
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度1秒左右(D1单元左显示)。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V(D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:
按图3-1-5安置短路套及测孔联线。
(3)运行、观察、记录:
(注:
CH1选‘×1’档。
时间量程选‘×1’档)
①打开虚拟示波器的界面,点击开始,用示波器观测A6输出端(Uo),调节调宽电位器使宽度从0.3秒开始调到积分输出在虚拟示波器顶端(即积分输出电压接近+5V)为止。
②等待完整波形出来后,移动虚拟示波器横游标到0V处,再移动另一根横游标到ΔV=1V(与输入相等)处,得到与积分的曲线的交点,再移动虚拟示波器两根纵游标,从阶跃开始到曲线的交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti。
A6输出端(Uo)的实际响应曲线Uo(t)。
③改变时间常数(分别改变运算模拟单元A1的输入电阻Ro和反馈电容C),重新观测结果,填入实验报告。
(3)运行、观察、记录:
(注:
CH1选‘×1’档。
时间量程选‘×1’档)
①打开虚拟示波器的界面,点击开始,用示波器观测A6输出端(Uo),调节调宽电位器使宽度从0.3
秒开始调到积分输出在虚拟示波器顶端(即积分输出电压接近+5V)为止。
②等待完整波形出来后,移动虚拟示波器横游标到0V处,再移动另一根横游标到ΔV=1V(与输入相等)处,得到与积分的曲线的交点,再移动虚拟示波器两根纵游标,从阶跃开始到曲线的交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti。
A6输出端(Uo)的实际响应曲线Uo(t)。
③改变时间常数(分别改变运算模拟单元A1的输入电阻Ro和反馈电容C),重新观测结果,填入实验报告。
(可将运算模拟单元A1的输入电阻的短路套(S4)去掉,将可变元件库(A11)中的可变电阻跨接到A1单元的H1和IN测孔上,调整可变电阻继续实验。
4).观察比例积分环节的阶跃响应曲线
典型比例积分环节模拟电路如图3-1-8所示.。
(1)为了避免积分饱和,将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT),代替信号发生器(B1)中的人工阶跃输出作为系统的信号输入(Ui);该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度1秒秒左右(D1单元左显示)。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V(D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:
按图3-1-8安置短路套及测孔联线。
(3)运行、观察、记录:
(注:
CH1选‘×1’档。
时间量程调选‘×1’档)
①打开虚拟示波器的单迹界面,点击开始,用示波器观测A6输出端(Uo)。
②待完整波形出来后,移动虚拟示波器横游标到1V(与输入相等)处,再移动另一根横游标到ΔV=Kp×输入电压处,得到与积分曲线的两个交点。
③再分别移动示波器两根纵游标到积分曲线的两个交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti。
④改变时间常数及比例系数(分别改变运算模拟单元A5的输入电阻Ro和反馈电容C),重新观测结果,填入实验报告。
5).观察比例微分环节的阶跃响应曲线
典型比例微分环节模拟电路如图3-1-9所示。
(1)将函数发生器(B5)单元的矩形波输出作为系统输入R。
(连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度1秒左右(D1单元左显示)。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=0.5V(D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:
按图3-1-9安置短路套及测孔联线。
(3)运行、观察、记录:
CH1选‘×1’档。
时间量程选‘/4’
档。
①打开虚拟示波器的界面,点击开始,用示波器观测系统的A6输出端(Uo),响应曲线见图3-1-10。
等待完整波形出来后,把最高端电压(4.77V)减去稳态输出电压(0.5V),然后乘0.632,得到ΔV=2.7V。
②移动虚拟示波器两根横游标,从最高端开始到ΔV=2.7V处为止,得到与微分的指数曲线的交点,再移动虚拟示波器两根纵游标,从阶跃开始到曲线的交点,量得Δt=0.048S。
③已知KD=10,则图3-1-9的比例微分环节模拟电路微分时间常数:
TKt0.48S
6).观察PID(比例积分微分)环节的响应曲线
PID(比例积分微分)环节模拟电路如图3-1-11所示。
(1)为了避免积分饱和,将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT),代替信号发生器(B1)中的人工阶跃输出作为系统的信号输入(Ui);该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。
①在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度0.1秒左右(D1单元左显示)。
③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=0.2V(D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:
按图3-1-11安置短路套及测孔联线。
(3)运行、观察、记录:
(CH1选‘×1’档。
时间量程选‘/4’档)
①打开虚拟示波器的单迹界面,点击开始,用示波器观测A6输出端(Uo)。
②等待完整波形出来后,移动虚拟示波器两根横游标使之ΔV=Kp×输入电压,,得到与积分的曲线的两个交点。
③再分别移动示波器两根纵游标到积分的曲线的两个交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti。
注意:
该实验由于微分的时间太短,较难捕捉到,必须把波形扩展到最大(/4档),但有时仍无法显示微分信号。
定量观察就更难了,因此,建议用一般的示波器观察。
④改变时间常数及比例系数(分别改变运算模拟单元A2的输入电阻Ro和反馈电阻R1),重新观测结果,填入实验报告。
五、实验数据及处理结果
六、思考、讨论或体会或对改进实验的建议
在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅。
在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛。
通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅。
七、参考资料
1.《自动控制理论》,王时胜、曾明如、王俐等,江西科技出版社
2.《自动控制理论》,夏德钤主编,机械工业出版社
3.《自动控制理论》,胡寿松,航空工业出版社