北京交通大学自动控制理论实验报告.docx

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北京交通大学自动控制理论实验报告

姓名：

学号：

班级：

任课教师：

实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试

1、一阶系统

系统传递函数为：

模拟运算电路如图所示：

由图得：

在实验当中始终取R2=R1，则K=1，T=R2C,取不同的时间常数T分别为：

0.25、0.5、1,记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并纪录其过渡过程时间Ts，将参数及指标填在表内：

T

0.25

0.5

1

R2

250KΩ

510KΩ

1MΩ

C

1μF

1μF

1μF

Ts实测

1.2S

2.2S

3.85S

Ts理论

1.25S

2.0S

3.5S

T=0.25

T=0.5

T=1.0

2、二阶系统

系统传递函数为：

令ωn=1弧度/秒，则系统结构如图所示：

根据结构图，建立二阶系统模拟线路图：

取

ζ取不同的值ζ=0.25,ζ=0.5,ζ=1观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量σ%,计算过渡过程时间Ts，将参数及各项指标填入表内。

ζ

0.25

0.5

1.0

R4

2MΩ

1MΩ

1MΩ

C3

1μF

1μF

0.5μF

σ%实测

42%

16%

\

σ%理论

44.4%

16.3%

\

Ts实测

11.2S

5.75S

5.20S

Ts理论

11.3S

5.8S

5.25S

ζ=0.25

ζ=0.5

ζ=1.0

实验结论：

一阶系统：

当K确定后，系统的动态性能与T的值有关，T越大，调节时间越大，上升时间越大。

二阶系统：

当ωn确定后，系统的动态性能与阻尼比ζ的值有关，当ζ小于1的时候，系统出现振荡，且ζ越大，超调量越小，调节时间越小，振荡次数也越少；当ζ大于1时，系统将不出现振荡现象。

实验三控制系统串联校正

系统结构如图所示：

未加校正的系统模拟电路图如下图所示：

未加校正时，Gc（s）=1

加串联超前校正时Gc（s）=

给定a=2.44，T=0.26，则

叫串联滞后校正时Gc（s）=

（0

给定b=0.12，T=83.33，则Gc（s）=

校正电路：

校正前：

理论图：

实际图：

电路参数：

R1=1MΩ，R2=1MΩ，R3=1MΩ，C1=1Μf,R4=250KΩ,R5=1MΩ,C2=1μF

超前校正后：

理论图：

实际图：

校正电路参数：

C=1μF,R4=260KΩ,R1=630KΩ,R2=100KΩ,R3=530KΩ

滞后校正后：

理论图：

实验结论：

超前校正能够提高截止频率，增加相角裕度，使调节时间减小；滞后校正能够减小截止频率，提高系统的相角裕度，对低频信号不产生衰减，而对高频噪声信号有削弱作用。