《自动控制原理实验指导书(五个实验)》.doc

PAGE  PAGE 18 自动控制原理 实验指导书 电力学院自动控制原理实验室 二○○八年三月 目 录  TOC \o 1-1 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc131601520 实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真  PAGEREF _Toc131601520 \h 2  HYPERLINK \l _Toc131601530 实验二 线性定常系统的瞬态响应  PAGEREF _Toc131601530 \h 7  HYPERLINK \l _Toc131601537 实验三 线性系统稳态误差的研究  PAGEREF _Toc131601537 \h 9  HYPERLINK \l _Toc131601547 实验四 系统频率特性的测量  PAGEREF _Toc131601547 \h 12  HYPERLINK \l _Toc131601556 实验五 线性定常系统的串联校正  PAGEREF _Toc131601556 \h 14  HYPERLINK \l _Toc131601565 附： THBDC-1控制理论·计算机控制技术实验平台简介  PAGEREF _Toc131601565 \h 17  实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真 一、实验目的 1．熟悉并掌握THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。 2．熟悉各典型环节的电路传递函数及其特性，掌握典型环节的电路模拟与软件仿真研究。 3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。 二、实验设备 1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台 2．PC机1台(含上位机软件) USB数据采集卡 37针通信线1根 16芯数据排线 USB接口线 3．双踪慢扫描示波器1台(可选) 4．万用表1只 三、实验内容 1．设计并组建各典型环节的模拟电路； 2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响； 3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。 四、实验原理 自控系统是由比例、积分、微分、惯性等典型环节按一定的关系连接而成。熟悉这些环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。 在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图。 五、实验步骤 1．熟悉??验台，利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节(可参考本实验附录)的模拟电路并连接好实验电路；待检查电路接线无误后，接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。 2．把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端Ui相连，电路的输出端Uo则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。待接线完成并检查无误后，操作“THBDC-1”软件。具体操作步骤如下； 1）打开PC机，运行软件“THBDC-1”。 2）运行“系统”—“通道设置”命令，选择相应的数据采集通道(如双通道，通道1-2)，然后点击“开始采集”按钮，进行数据采集。 3）运行“窗口”—“虚拟示波器”命令。在左边选择X-t显示模式，在右边选择相应的数据显示通道，同时点击相应的“显示”按钮；然后点击“虚拟示波器”左边的“开始”按钮开始采集实验数据。 3）运行“窗口”—“信号发生器”命令，在信号波形类型中选择“周期阶跃信号”；信号幅度为“1V”；信号占空比为“100%”，其它选项的不变。 4）改变虚拟示波器的显示量程(μS/div或ms/div)及输入波形的放大系数，以便更清晰地观测波形(一般选择128ms/d)。 5）点击“虚拟示波器”上的“暂停”及“存储”按钮，保存实验波形。 3．参照本实验步骤1、2，依次构建相应的积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节及惯性环节；并观察各个环节实验波形及参数。 注意：凡是带积分环节的，都需要在实验前按下“锁零按钮”对电路的积分电容放电；实验时再次按下“锁零按钮”取消锁零。 4．点击“仿真平台”按钮，根据环节的传递函数，在“传递函数”栏中填入该环节的相关参数，如比例积分环节的传递函数为： 则在“传递函数”栏的分子中填入“0.1，1”， 分母中填入“0.1，0”即可，然后点击“仿真”按钮，即可观测到该环节的仿真曲线，并可与实验观察到的波形相比较。 注意：仿真实验只针对传递函数的分子阶数小于等于分母阶数的情况，若分子阶数大于分母阶数（如含有微分项的传递函数），则不能进行仿真实验，否则出错。 5．根据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。 六、实