自动控制原理实验课件-精选.ppt

2、闭环采样控制系统 图5-4 闭环采样系统 ①结构图 闭环采样控制系统结构图如图5-4所示 ②模拟电路图 * 传递函数 (5-4) 闭环采样系统的特征方程式： (5-5) * 从式（5-5）知道，特征方程式的根与采样周期T有关，若特征根的模均小于1则系统稳定，若有一个特征根的模大于1，则系统不稳定，因此系统的稳定性与采样周期的大小有关。 四、实验内容及步骤 1．准备：将信号源单元（U1 SG）的ST插针和+5V插针用“短路块“短接 2．信号的采样保持与采样周期的关系实验步骤： ①按图5-3接线。 ②将正弦波单元U15 SIN单元的正弦信号（将频率调为25Hz）接至LF398的输入端“IN”。 * ③将信号源单元的开关S12置于“2-60ms”档，调节电位器W12使采样周期T=5ms。 ④用示波器同时观测LF398的输出波形和输入波形。此时输出波形和输入波形一致。 ⑤改变采样周期，直至20ms，观测输出波形。此时输出波形仍为输入波形的采样波形，还未失真，但当T20ms时，没有输出波形，即系统采样失真，从而验证了香农定理。 3.采样系统的稳定性及瞬态响应实验步骤 * ①按图5-5接线。检查无误后开启设备电源. ②取T=5ms ③加阶跃信号r（t），观察并记录系统的输出波形C（t），测量超调量σ%。 ④将信号源单元的开关S12置于2-600ms档，调节电位器W11使采样周期T=30ms，系统加入阶跃信号，观察并纪录系统输出波形，测出超调量σ%。 ⑤调节电位器W11使采样周期T=150ms，观察并记录系统的输出波形。 ⑥将实验结果填入表5-1： * 采样周期 T（ms） 采样周期 T（ms） 稳定性 响应曲线 5 30 150 表5-1 * 实验六 典型非线性环节 一、实验原理和电路 本实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻、电容）组成各种典型非线性的模拟电路。 1、继电特性：见图6-1 * 实验六 非线性系统静态特性的研究 一、实验原理和电路 本实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻、电容）组成各种典型非线性的模拟电路。 1、继电特性：见图6-1 * 实验六 非线性系统静态特性的研究 一、实验原理和电路 本实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻、电容）组成各种典型非线性的模拟电路。 1、继电特性：见图6-1 * 图6-1 继电模拟电路 * 理想继电特性如图6-1C所示。图中M值等于双向稳压管的稳压值。 图 6-1C 理想继电特性 2、饱和特性：见图6-2A及图6-2B * 图 6-2A 饱和特性模拟电路 图6-2B 理想饱和特性 理想饱和特性图中饱和值等于稳压管的稳压值，斜率k等于前一级反馈电阻值与输入电阻值之比，即：k=Rf/R 3、死区特性 死区特性模拟电路图：见图6-3A * 图 6-3A 死区特性模拟电路 死区特性如图6-3B所示。 * 图6-3B 死区特性 图中特性的斜率k为：k= ，死区?= ×12 （V）=0.4R2（V） 式中R2的单位KΩ，且R2=R1。（实际?还应考虑二极管的压降值） 4、间隙特性 间隙特性的模拟电路图：见图6-4A 间隙特性如图6-4B所示，途中空间特性的宽度?（OA）为： Rf R0 R2 30 * 式中R2的单位KΩ，（R2=R1）特性斜率tgα为： 根据式（6-4）和（6-5）可知道，改变和可改变空回特性的宽度；改变 或的 比值可调节特性斜率（tgα）。 Rf R0 C1 Cf * * 二、实验内容及步骤 准备：（1）选择模拟电路中未标值元件的型号、规格。 （2）将信号源(U1 SG)单元的插针ST和+5V插针 用短路块短接， * 实验步骤： 按图6-1接线，图6-1中的(a)和(b)之间的虚线处用导线连接好；（图6-1(a)中，+5V与Z之间，以及-5V与X之间用短路块短接） 模拟电路中的输入端(U1)和输出端(Uo)分别接至示波器的X轴和Y轴的输入端。 调节输入电压，观察并纪录示波器上的Uo~Ui图形； 分别按图6-2A，6-3A，6-4A接线，输入电压电路采用图6-1(a)，重复上述步骤(2-3)。 *注：图6-3A、6-4A非现行模拟电路请应用“非线性用单元U9 NC”。U9 NC单元的IN-A