杭州电子科技大学自动控制原理实验报告DOC.docx
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杭州电子科技大学自动控制原理实验报告DOC
自动控制原理
实验报告
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
3.1.1典型环节的模拟研究
典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1典型比例环节模拟电路
传递函数：
G（S）_Uo（S）_KK-尺：
单位阶跃响应：
U（t）=K
Ui（S）Ro
按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。
「劇崖
采擇周朝T=
电压
R0
R1
输入Ui
比例系数K
计算值
测量值
200K
100K
4V
0.5
0.50
50K
200K
1V
4
3.92
计算號式，Ulr
E十|u.O£t
UI
「Ulrf—[jDUfcr3
ED
ELB2
E3P
1
HP3
40375
巫一
□4V2Q3¥
L13Q
0B6Hz
2Q3¥
T
L99^
4.005VZQJ1V
2.031V
■Fl亘二
1.l：
30
iDBBKt
4.023¥
0
047
3.9B7
4.0637Z.M1V
2.032
12燈-Y1
册泌l/02-xl）绘大值屋＜1、晅握帼Y1
图1比例：
R0=200,R1=100，Ui=4V
图3-1-2典型惯性环节模拟电路
按下表改变图3-1-2所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
惯性常数T
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
200K
1u
4V
1
1.0
0.2
0.2
50K
1u
1V
4
3.9
0.2
0.2
图3惯性：
R0=200R1=200C=1Ui=4
图4惯性：
R0=50R1=200C=1Ui=1
3）.观察积分环节的阶跃响应曲线
图3-1-3
典型积分环节模拟电路
传递函数：
g（s），。
⑻_1
（丿_Ui（S）_TS
按下表改变图3-1-3所示的被测系统时间常数，观测结果，填入实验报告。
R0
C
输入Ui
积分常数Ti
计算值
测量值
200K
1u
1V
0.2
0.21
100K
1u
0.1
0.10
图5积分：
R0=200，C=1u
图6积分：
R0=100,C=1u
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3-1-4所示.。
KI200KlflK
1
U°（t）=K（1-t）
按下表改变图3-1-4所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
积分常数Ti
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
200K
1u
1V
1
1
0.2
0.17
100K
1u
2
2.148
0.1
0.11
图8比例积分：
R0=100,C=1
3.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性
惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T=R2*C2=0.1S
阻尼比和开环增益K的关系式为：
临界阻尼响应：
E=1,K=2.5,R=40kQ
欠阻尼响应：
0过阻尼响应：
E>1，设R=70kQ,K=1.43E=1.32>1
按下表改变图3-1-7所示的实验被测系统，画出系统模拟电路图。
调整输入矩形波宽度》3秒，电压幅度=3V。
（1）.画出跃响应曲线，测量超调量Mp，峰值时间tp填入实验报告。
（计算值实验前必须计算
出）
增益
K
（A3）
惯性常数
T
（A3）
积分常数
Ti
（A2）
自然频率
3n
计算值
阻尼比
E计算值
超调量Mp（%）
峰值时间tP
计算值
测量值
计算值
测量
值
25
0.1
1
15.81
0.316
35.1
25.4
0.209
0.21
20
0.1
0.2
31.62
0.158
60.5
59.9
0.10
0.12
LEW訂格
-w—
换*
呈程-
-町|司量峰
显才方式
mffi亠
后一屏
呈程
「零直狂乱Cl'；l亠
CJT
零点舵网
CKla
-皱军特性
r翩科r塚麵障性r嶠州斫性
臭示方式
位務节
45493
Cy—T
「荷跆析
刘幅佰珀
通逍一
614
0.£1041GHz
41.06V
o.w
402V
4063V3.047V
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0.210S4.76Hr
3.047V
3.01¥
0.04Y
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V7V
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T2-TI
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-K：
lI/EmE-kI'］咼犬佰最小值振幅
LEW訂略
E1/
拣厲=星丈13-圮小信
图9瞬态响应：
K=25T=0.1Ti=1
-规率特性r帼頻舒世r周频峙性
计哒我：
Ilk
|IJJr-J
HiKIE2KJF[P2
■2
-信号另析
第】2屛
T2-TI
解二最犬iS-最小值
0.1Z0
0.33Hz
4.00V
0.C4V
4TTY
4
003¥3.0Q6V
1.7W¥
qO4y
3.01V
0.120
SB.33Hz
3.047V
0.MV
3.01V
4
883V3.08SV
1T9TV
K2-X11/^1'）秦犬佰長+苗按幅TI
图10瞬态响应：
K=20T=0.1Ti=0.2
31333
±J
321频率特性测试
按下表改变实验被测系统正弦波输入频率：
（输入振幅为2V）。
观测幅频特性和相频特性，填入实验报告。
並画出幅频特性、相频特性曲线。
输入频率
Hz
幅频特性L（co）
相频特性心）
计算值
测量值
计算值
测量值
1
5.95
:
5.78
7.16
7
1.6
5.85
5.62
11.37
12
4.5
4.82
4.50
29.49
31
8
2.99
P2.76
45.15
47
12.5
0.62
0.304
57.52
57
訂格当甫输入频率0朋肛时间呈程停止后有誠¥
—
计鸯咸
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o—'Ek+p.o
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振幅
Tl12
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第T屏1374
振幅=是犬1®-呈小佰
T度
100.OOMi
2.31V
2.11V
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2.D70V
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4.14V
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2.070V
ijE
1
图11频域分析：
1Hz
当岗输入频卑L67H!
时间虽程停止后有誠¥
rW
SV
图12频域分析：
1.6Hz
图13频域分析：
4.5Hz
2d
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量程二
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位穰2宇二
「时间是程
1I、！
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「聊率特性——r店总空巴
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更新
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图14频域分析：
8Hz
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虽程二恆極二1二
2/2xl銘k4
r鴨栢待性
亠」二
±0」工
计算皆式：
U举匝一Ek+P
?
0—Ek-]戸—EZ十JTO—Ek-3—|0?
0—Uk-]^1
0^UbrZ-[CLOUJED
ElEZ
E3
FE
FZ『3
「倍％祈
x2-^l"Qd）援丸荷^-WS振幅TL12T2-TI
J|2J
图15频域分析：
12.5Hz
3.3线性系统的校正与状态反馈
控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定，在给定性能指标的前提下，要求
设计者选择控制器（校正网络）的结构和参数，使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
331频域法串联超前校正
串联超前校正后系统频域特性测试的模拟电路图见图3-3-5。
图3-3-5串联超前校正后系统的传递函数为：
G（S）=11°.155S30
51+0.031S0.2S（1+0.3S）
（3）运行、观察、记录:
3）串联超前校正系统的时域特性的测试
串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图见图3-3-10。
图3-3-10串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图
幵环完威！
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棒止
醍点请到有該区威r器器现在您叫恥W■点。
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I■ui■■■■■
订―丨
三•实验数据记录
相位裕度丫’
（设计目标）
测量值
相位裕度丫’
超调量Mp（%）
峰值时间tP
40°
41°
34.36
0.180
升级会员 