东华大学自动控制原理实验六讲述.doc

各位同学请注意： 下周（第3周）上机地点在学院楼的116，第四周起至第8周的上机地点还是恢复在图文中心8号机房。 因实验室的设备有限，下周的实验分为两批进行： 第1批为下周二13：00 电气、卓越班 第2批为下周二14：30 自动化 实验六 模拟实验仿真 一．典型环节的时域响应 1. 实验目的 熟悉并掌握实验设备的使用方法几各典型环节模拟电路的构成方法。 熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线的。对比差异分析原因。 了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 2.实验原理及内容 比例环节（P）（K=0.5，1） 方框图 传递函数 阶跃响应 Uo(t)=K (t≥0) 其中K=R1/Ro 模拟电路图 积分环节 （T=0.2，0.4） 方框图 传递函数 阶跃响应 Uo(t)=t/T (t≥0) 其中T=RoC 模拟电路图 比例积分环节 （K=1；T=0.2，0.4） 方框图 传递函数 阶跃响应 Uo(t)=K+ t/T 模拟电路图 惯性环节 （K=1；T=0.2，0.4） 方框图 传递函数 阶跃响应 模拟电路图 比例微分环节 （K=2;T=0.1,0.2） 方框图 传递函数 阶跃响应 模拟电路图 比例积分微分环节 (Kp=1,Ti=1,Td=0.1) 方框图 传递函数 阶跃响应 模拟电路图 二．典型系统的时域响应和稳定性分析 1.实验目的 (1)研究二阶系统的特征参数（）对过渡过程的影响。 (2)研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线和系统的稳定性。 (3)熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。 2.实验原理及内容 (1)典型的二阶系统稳定性分析 (取T0=1,T1=0.2,K1=200/R,其中R=10,50,160,200) 结构框图 模拟电路图 系统的开环传递函数 (2)典型的三阶系统稳定性分析 （T0=1,T1=0.1,T2=0.5,K=8,12,20） 结构框图 模拟电路图 系统的开环传递函数 实验内容 实验前由Routh判据得Routh阵列为： 为保证系统稳定，第一列各值应为正数： 得： 3.实验步骤 二阶系统记录表 参数 项目 R (KΩ) ωn ζ C(tp) C(∞) K Mp(%) Tp (s) Ts (s) 响应情况 理论值 测量值 理论值 测量值 理论值 测量值 二阶系统记录参考表 参数 项目 R (KΩ) ωn ζ C(tp) C(∞) K Mp (%) Tp (s) Ts (s) 响应情况 理论值 测量值 理论值 测量值 理论值 测量值 10 10 1/4 1.4 1 20 44 43 0.32 0.38 1.6 1.5 衰减振荡 50 2 1.1 1 4 11 10 0.85 0.9 1.6 1.7 160 2.5 1 无 1 5/4 无 无 1.9 2.5 单调指数 200 /2 无 1 1 无 无 2.9 3.5 单调指数 三阶系统记录表 R(KΩ) K开环增益 稳定性 三阶系统记录参考表 R(KΩ) K开环增益 稳定性 30 16.7 不稳定发散 41.7 12 临界稳定等幅振荡 100 5 稳定衰减收敛 三．线性系统的校正 1.实验目的 (1)掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。 (2)根据期望的时域性能指标推导出二阶系统的串联校正环节的传递函数。 2.实验原理及内容 (1)原系统的结构框图和性能指标 系统开环传递函数： 系统闭环传递函数： 系统的特征参量： 系统的性能指标： (2)校正后的系统框图和性能指标 校正后系统性能指标：Mp≤25%, ts≤1s, 静态误差系数Kv≥20(1/s).