自动控制原理实验指导书20083.doc

目 录 第一章 自动控制原理实验 1 实验一 典型环节模拟方法及动态特性 1 实验二 典型二阶系统的动态特性 4 实验三 典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 6 实验四 调节系统的稳态误差分析 8 实验五 三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 10 实验六 单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 12 实验七 典型非线性环节的模拟方法 14 实验八 线性系统的相平面分析 16 第二章 控制理论实验箱及DS3042M（40M）示波器简介 18 第一节 自动控制理论实验箱的简介 18 第二节 数字存储示波器简介 19 第一章 自动控制原理实验 实验一 典型环节模拟方法及动态特性 一、实验目的 掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法。 通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。 二、实验设备及器材配置 自动控制理论实验系统。 数字存储示波器。 数字万用表。 各种长度联接导线。 三、实验内容 分别模拟比例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节，输入阶跃信号，观察变化情况。 1、比例环节 实验模拟电路见图1-1所示 传递函数： 阶跃输入信号：2V 实验参数： （1） R=100K R=100K （2） R=100K R=200K 2、积分环节 实验模拟电路见图1-2所示 传递函数： ，其中T=RC 阶跃输入信号：2V 实验参数： （1） R=100K C=1μf （2） R=100K C=2μf 3、实际微分环节 实验模拟电路见图1-3所示 传递函数： 其中 T=RC K= 阶跃输入信号：2V 实验参数： （1） R=100K R=100K C=1μf （2）R=100KR=200K C=1μf 4、惯性环节 实验模拟电路见图1-4所示 传递函数： 其中 T=RC K= 阶跃输入：2V 实验参数： （1） R=100K R=100K C=1μf （2） R=100K R=100K C=2μf 四、实验步骤 1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。 2、利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性测试，并研究参数改变对典型环节阶跃特性的影响。绘出响应曲线。 3、分析实验结果，完成实验报告。 实验二 典型二阶系统的动态特性 一、实验目的 1、学习和掌握二阶系统动态性能指标的测试方法 2、了解二阶系统动态指标和阻尼比的关系。 3、研究二阶系统参数改变对系统动态性能和稳定性的影响 二、实验设备及器材配置 1、自动控制理论实验系统。 2、数字存储示波器。 3、数字万用表。 4、各种长度联接导线。 三、实验内容 观测二阶系统的阶跃响应曲线，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 1、典型二阶系统的模拟电路图： 2、典型二阶系统的方块图： 方块图中的具体参数请同学自己算出并填进去 3、实验参数： R 510K 100K 100K 100K 100K R 100K 100K 200K 330K 510K 4、输入信号信号：2V 四、实验步骤： 1、按典型二阶系统的模拟电路图在实验设备上接好线，分别观察各组参数的阶跃响应曲线，并记录响应曲线。 2、计算各组参数的阻尼比、超调量、调整时间和衰减率的值，并填写下表。 3、总结二阶系统动态指标和阻尼比的关系。 4、分析实验结果、完成实验报告。 实 验 次 数 1 2 3 4 5 R 510K 100K 100K 100K 100K R 100K 100K 200K 330K 510K 传 递 函 数 V0（S）/VI（S）=A/（S2+10S+A） 特 征 方 程 S2+10S+A=0 （A=510，100，50，30，20） 阻 尼 比 0.22 0.5 0.707 0.908 1.13 超调量计算值 超调量实际值 衰减率计算值 衰减率实际值 调整时间计算值 调整时间实际值