自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应,二阶系统阶跃

自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应,二阶系统阶跃自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应,二阶系统阶跃实验一、典型环节及其阶跃响应实验目的 1、学习构成典型环节的模拟电路,了解电路参数对环节特性的影响。 2、学习典型环节阶跃响应的测量方法,并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。实验内容构成下述典型环节的模拟电路,并测量其阶跃响应。比例环节的模拟电路及其传递函数示图2-1。 G(S)=-R2/R1 惯性环节的模拟电路及其传递函数示图2-2。 G(S)=-K/TS+1 K=R2/R1 ,T=R2*C 积分环节的模拟电路及其传递函数示...

自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应,二阶系统阶跃实验一、典型环节及其阶跃响应实验目的 1、学习构成典型环节的模拟电路,了解电路参数对环节特性的影响。 2、学习典型环节阶跃响应的测量方法,并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。实验内容构成下述典型环节的模拟电路,并测量其阶跃响应。比例环节的模拟电路及其传递函数示图2-1。 G(S)=-R2/R1 惯性环节的模拟电路及其传递函数示图2-2。 G(S)=-K/TS+1 K=R2/R1 ,T=R2*C 积分环节的模拟电路及其传递函数示图2-3。 G(S)=1/TS T=RC 微分环节的模拟电路及其传递函数示图2-4。 G(S)=-RCS 比例加微分环节的模拟电路及其传递函数示图2-5。 G(S)=-K(TS+1) K=R2/R1 T=R2C 比例加积分环节的模拟电路及其传递函数示图2-6。 G(S)=K(1+1/TS) K=R2/R1,T=R2C 软件使用 1、打开实验课题菜单,选中实验课题。 2、在课题参数窗口中,填写相应AD,DA或其它参数。 3、选确认键执行实验操作,选取消键重新设置参数。实验步骤 1、连接被测量典型环节的模拟电路及D/A、A/D连接,检查无误后接通电源。 2、启动应用程序,设置T和N。参考值,T=0.05秒,N=200。 3、观测计算机屏幕示出的响应曲线及数据记录波形及数据(由实验报告确定)。实验报告 1、画出惯性环节、积分环节、比例加微分环节的模拟电路图,用坐标纸画出所有记录的惯性环节、积分环节、比例加微分环节的响应曲线。 2、由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数,并与由电路计算的结果相比较。实验二二阶系统阶跃响应一、实验目的 1、研究二阶系统的特征参数,阻尼比ζ 和无阻尼自然频 ωn 对系统动态性能的影响,定量分析 ζ和ωn与最大超调量Mp和调节时间 ts 之间的关系。 2、进一步学习实验仪器的使用方法。 3、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。二、实验原理及电路典型二阶系统的闭环传递函数为其中ζ和ωn对系统的动态品质有决定的影响。二阶系统模拟电路如图示,经计算得电路的结构图为系统闭环传递函数为式中 T=RC, K=R2/R1 比较 (1),(2)二式,可得 ζ=1/T=1/RC ωn =K/2=R2/R1 (3) 由 (3) 式可知,改变比值R2/R1,可以改变二阶系统的阻尼比。改变RC值可以改变无阻尼自然频率。今取R1=200k,R2=0--500KΩ，(R2由电位器调节),可得实验所需的阻尼比,电阻R取100KΩ 三、实验步骤 1、了解实验仪器,熟悉实验仪器的使用方法。 2、取ωn=10 rad/s,即令R=100KΩ,C=1uf;分别取 ζ=0,0.25,0.5,0.7,1,2,即取R1=100KΩ R2 (R2由电位器调节)分别等于0,50 KΩ,100 KΩ,140 KΩ,200 KΩ,400 KΩ。输入阶跃信号,测量系统阶跃响应,并记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应的动态曲线,并于理论值比较。 3、取ζ=0.5,即取R1=R2=100 KΩ;ωn=100rad/s,即取R=100 KΩ,C=0.1uf 注意,二个电容值同时改变,测量系统阶跃响应,并记录最大超调量σp和调节时间tn。 4、取R=100 KΩ;C=1uf,R1=100 KΩ,R2=50 KΩ,测量系统阶跃响应,记录响应曲线,特别要记录tp和σp的数值。四、软件使用 1、打开实验课题菜单,选中实验课题。 2、在课题参数窗口中,填写相应AD,DA或其它参数。 3、选确认键执行实验操作,选取消键重新设置参数。五、实验预习要求 1、通过理论分析分别求出实验步骤中对应的ζ和ωn值下,阶跃响应的最大超调量Mp和调节时间ts以备与实验时比较。 2、通过实验指导书,了解实验目的,要求,实验步骤和实验设备。六、实验报告 1、画出二阶系统的模拟电路图,并求参数ζ和ωn的表达式。 2、把不同ζ和ωn条件下测量的Mp和ts值列表,根据测量结果得出相应结论。 3、根据步骤3画出系统响应曲线,再由ts和Mp计算出传递函数,并与由模拟电路计算的传递函数相比较。实验四系统频率特性测量一、实验目的 1、加深了解系统及元件频率特性的物理概念。 2、掌握系统及元件频率特性的测量方法。二、实验内容 1、模拟电路图及系统结构图分别于图5和图6。 2、系统传递函数取R3=500KΩ,则系统传递函数为若输入信号U,1，=U1sinωt,则在稳态时,其输出信号为u2(t)=u2sin(ωt+Ψ)。改变输入信号角频率ω值,使可测得二组u2/u1和Ψ随ω变化的数值,这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。三、软件使用 1、打开实验课题菜单,选中实验课题。 2、在课题参数窗口中,填写相应AD,DA或其它参数。 3、选确认键执行实验操作,选取消键重新设置参数。四、实验报告 1、画出被测系统的模拟电路图,计算其传递函数,根据传递函数绘制Bode图。 2、把上述测量数据列表,根据此数据画Bode图。 3、分析测量误差。

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