完整word版自动控制实验一典型环节及其阶跃响应分析Word文档下载推荐.docx
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控制系统模拟实验采用复合网络法来来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起來,便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测最系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数,还可以进一步分析参数对系统性能的影响。
三、实验仪器
1、EL-AT-II型H动控制系统实验箱一台
2、计算机一台
四、实验内容
比例环节
比例环节的模拟电路及其传递函数如下
R2
2000
1000
u
-lOOO:
-2000:
:
实际K=2449/1029=2.37
由上图可得,
理论值K=2
误差:
y=|k'
-k|/k*100%=|2.37-21/2*100%=18.5%
当R2=400K时,其输出波形如下图:
lOCK
-1O0O
<
>
5000
由上图可得,实际K=4389/1029=4.27
理论值K=4
误差;
-k|/k*100%=|4.27-41/4*100%=6.75%
数据分析:
从图中可以看出,比例环节最大的特点就是时间响应快,一旦有输入信号,输出立即响应。
且实际K存在一定误差,分析电路可知,误差是由R1、R2的实际值存在偏差而导致的,同时和放大器的结构参数也有关系。
2、惯性环节
惯性环节的模拟电路及其传递凿数如下
当UluF时,输出波形如下图:
C;
I
2000<
!
•2000
•30005:
•4000
由上图可得,实际T=0.076s
理论值T二0.Is
谋差:
n1=T'
-T|/T*100%=10,076-0,1/O.1*100%=24%
理论值T=0.2s
由上图可得,实际>0.169s
n2=T'
-T/T*100%=10.169-0.21/0.2*100%=15%
当C=5uF时,其输出波形如下图:
1000!
)
-10001
-2000彳i!
-3000!
i-4000iJ
I?
-50001・
Xl
Y1
由上图可得,实际T=0.507s理论值T=0.5s
n3=|T'
-T|/T*100%=0507-0.5|/0,5*100%=L4%
由上可得,在惯性环节中,时间常数T越大,动态过程的快速性越差,系统跟踪单位阶跃信号越慢。
实际T存在一定误差,分析电路可知,误差是由实际实验中R1、R2.C的值和放大器的结构参数存在偏差而导致的。
3.积分环节
积分环节的模拟电路及其传递函数如下
1/1=4959/52=95,37,实际T=0.0105s
理论值T=0.01s
n1=T|/T*100%=10,0105-0.011/0.01*100%=5%
1/1=1971/200=9.855r实际T=0.101s
谋差!
n2=|T'
-T|/T*100%=10,101-0,1I/O.1*100%=1%
由上图可得,1/1=3681/708=5,25>
实际T'
=0,190s理论值T二0.2s
-T|/T*100%=10,190-0,2I/O.2*100%=5%
由上可得积分环节输出量与时间成正比增长,增长的速度和时间常数T有关,T越小,增长越快。
当C=0.luf时,T最小,而增长速度最快;
波形图曲线越陡。
实际T存在一定谋差,分析电路可知,误差是由实际实验中R、C的值和放大器的结构参数存在偏差而导致的。