实验七-控制系统的可稳态误差分析.docVIP

实验七 控制系统的稳态误差分析 实验目的 研究系统在单位阶跃输入下的稳态误差变化。 掌握系统型次及开环增益对稳态误差的影响。 在Multisim仿真平台上建立二阶电路，通过示波器观测控制系统稳态误差变化情况。 二、实验原理及内容 构成下述环节的模拟线路，分析该实验系统的型次和不同增益时对稳态误差的影响。 图1 稳态误差分析电路图 该电路图中选取信号为直流电压源，电阻和电容选用现实原件，运放和电位器选用虚拟原件。 系统的开环传递函数为： 其中：R7为电位器 从系统的开环传递函数知，本系统属于0型系统，并且开环增益，则系统的稳态误差。 三、实验步骤 1、将开关J2断开，电位器R7调到100KΩ进行实验，观察示波器中响应曲线稳态误差的情况（见图2）。 2、将开关J2闭合，调节电位器的数值（利用A键），观测稳态误差的大小变化以及收敛的速度。 （1）当电位器R7为200KΩ时，输出波形见图3 （2）当电位器R7为100KΩ时，输出波形见图4 （3）当电位器R7为50KΩ时，输出波形见图5 图2 J2断开时的稳态误差分析曲线 图3 R7＝200KΩ时误差分析曲线 图4 R7＝100KΩ时误差分析曲线 实验八 一阶系统频率特性测量 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，根据所测得的频率特性做出波特图。 二、实验内容 构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对惯性环节的频率特性的理解，通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 1、 测量原理 若输入信号，则在稳态时，其输出信号为，改变输入信号的角频率值，便可以测得两组随变化的值----和，进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 2、 典型环节测试方框图如下 图1 典型环节测试的方框图 图2 惯性环节的模拟电路图 在惯性环节中，系统的闭环传递函数为： 其中 图3 惯性环节的幅频，相频曲线 三、实验步骤 在惯性环节中， ①令，在Multisim软件中仿真，画得幅频特性曲线，相频特性曲线。 ②令在Multisim软件中仿真，画得幅频特性曲线，相频特性曲线。 ③在中得到输入输出曲线。 ④在中得到输入输出曲线。 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。 3、 分析测量误差。 实验九 二阶系统频域性能的分析（1） 一、实验目的 1、加深了解二阶系统频率特性的物理概念。 2、掌握二阶系统频率特性的测量方法，应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。 二、实验内容 构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解，通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 1、 测量原理 若输入信号，则在稳态时，其输出信号为，改变输入信号的角频率值，便可以测得两组随变化的值----和，进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 2、 典型环节测试方框图如下 图1 典型环节测试的方框图 图2 振荡环节的模拟电路图 在上述振荡环节中，系统的传递函数为 图3 振荡环节的幅频，相频曲线 实验九 二阶系统频域性能的分析（1） 一、实验目的 1、加深了解二阶系统频率特性的物理概念。 2、掌握二阶系统频率特性的测量方法，应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。 二、实验内容 构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解，通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 1、 测量原理 若输入信号，则在稳态时，其输出信号为，改变输入信号的角频率值，便可以测得两组随变化的值----和，进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。 2、 典型环节测试方框图如下 图1 典型环节测试的方框图 图2 振荡环节的模拟电路图 在上述振荡环节中，系统的传递函数为 图3 振荡环节的幅频，相频曲线 三、实验步骤 在振荡环节中， 令画得此时系统的幅频特性曲线，相频特性曲线。 令画得此时系统的幅频特性曲线，相频特性曲线。 四、实验报告 1、 画出被测系统的模拟电路图， 2、计算其传递函数， 3、根据传递函数绘制Bode图。 实验十 二阶系统频域性能的分析（2） 一、实验目的 1、掌握二阶系统频率特性的测量方法，应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。 2、改变二阶系统性能参数，绘制不同参数下的对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线。 二、实验内容 构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解，以及参数的改变队系统性能的影响。 1、 测量原理 若输入信号，则在稳态时，其输出信号为，改变输入信号的角频率值，便可以测得两组随变化的值----和，进