南理工-机械院-控制工程基础实验报告.doc
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1、实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验一、 实验目的根据等效仿真原理,利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器,以干电池作为输入信号,研究控制系统的阶跃时间响应。二、 实验内容研究一阶与二阶系统结构参数的改变,对系统阶跃时间响应的影响。三、 实验结果及理论分析1. 一阶系统阶跃响应a. 电容值1uF,阶跃响应波形:b. 电容值2。2uF,阶跃响应波形:c. 电容值4。4uF,阶跃响应波形:2. 一阶系统阶跃响应数据表电容值(uF)稳态终值Uc()(V)时间常数T(s)理论值实际值理论值实际值1。02.872.900。510。502.22。872。901。021。074.42。872。
2、902。242。06元器件实测参数Ur= -2.87VRo=505kR1=500kR2=496k其中误差原因分析: 电阻值及电容值测量有误差; 干电池电压测量有误差; 在示波器上读数时产生误差; 元器件引脚或者面包板老化,导致电阻变大; 电池内阻的影响输入电阻大小。 在C=4。4uF的实验中,受硬件限制,读数误差较大.3. 二阶系统阶跃响应a. 阻尼比为0。1,阶跃响应波形:b. 阻尼比为0。5,阶跃响应波形:c. 阻尼比为0。7,阶跃响应波形:d. 阻尼比为1.0,阶跃响应波形:4. 二阶系统阶跃响应数据表Rw()峰值时间tp(s)Uo(tp)(V)调整时间ts(s)稳态终值Us(V)超调(
3、)Mp震荡次数N0。1454k0。34.82。82。9562.760。552.9k0。43。30。52。9511。910。724。6k0。43.00。32。922。711。02。97k1。02.981。02。9800四、 回答问题1. 为什么要在二阶模拟系统中设置开关K1和K2,而且必须同时动作?答:K1的作用是用来产生阶跃信号,撤除输入信后,K2则是构成了C2的放电回路.当K1一旦闭合(有阶跃信号输入),为使C2不被短路所以K2必须断开,否则系统传递函数不是理论计算的二阶系统。而K1断开后,此时要让C2尽快放电防止烧坏电路,所以K2要立即闭合。2. 为什么要在二阶模拟系统中设置F3运算放大器
4、?答:反相电压跟随器。保证在不影响输入和输出阻抗的情况下将输出电压传递到输入端,作为负反馈.实验2 模拟控制系统的校正实验一、 实验目的了解校正在控制系统中的作用。二、 实验内容设计一个串联校正装置来改善系统性能,使其满足指定的指标要求.三、 实验结果及理论分析1. 系统校正前输出波形:2. 校正前二阶系统数据表峰值时间tp(s)Uo(tp)(V)调整时间ts(s)稳态终值Us(V)超调(%)Mp震荡次数N测量数值0。64。43。62.950。74元器件参数 R1=98。2k, R2=98。7k, R3=98。5k, R4=97。8k, R5=98。8k R6=506k, R7=100k, R
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