自动控制实验报告1512440612黄雨行.doc

上海理工大学光电信息与计算机工程学院 动控制原理》实验报告 程 工 息 信 子 电 学 号 1512440612 年 级 2015 指导教师 杨晖 成 绩： 教师签字 目录 实验一二阶系统阶跃响应 实验二控制系统的稳定性分析 实验三MATLAB系列仿真 实验四SIMULINK的建模与仿真 q)(S) = -z q)(S) = -z— s2 + 2￡C0nS + 0)2 图1-1二阶模拟电路图 图1-2二阶系统的结构图 实验一二阶系统阶跃响应 一、实验目的 1：研究二阶系统的特征参数，阻尼比0卩无阻尼自然频率0)n对系统动态性能的影响。定量 分析€和0)?与最大超调量Mp和调节时间之间的关系。 2：进一步学习实验的使用方法。 3：学会根据系统的阶跃响应曲线确定传递函数。 二：实验设备 EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台。 计算机一台.... 三：实验原理 1：模拟实验的基本原理 控制系统模拟实验采用合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同 的输入M络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环 节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利 用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。 若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。 四：实验过程记录 典型的二阶系统的闭环传递函数为： 其中s和0^对系统的动态品质有决定的影响 构成典型的二阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应 电路图的结构图如图 系统的闭环传递函数为：(p(s) = U1\s) S +T+T^ 式中 T=RC,K=R2/R1 比较(1), (2)二式， 可得o)?=1/T=1/RC;￡：=K/2=R2/2R1 (3) 由(3)式可知，改变比值R2/R1,可以改变二阶系统的阻尼比。改变RC值可以改变无阻 尼自然频率con。 今取Rl=200K，R2=100千欧和200千欧，可得实验所耑的附尼比，电附R取100千欧，电 容C分别取lpf和O.ln河得两个无阻尼自然频率。 五、结果与分析 l.R=100k, C=luf, w=10rad/s, Rl=100k, R2=0k,阻尼比 ^=0, 测量动态性能指标:Ui=1000mv, Um=2763mv,0阻尼状态系统响应等幅振荡，振 = 1780mv,振荡周期=643ms. 2. R=100k, C=luf, w=10rad/s, Rl=100k, R2=50k,阻尼比 ^=0.25 测量动态性能指标:Ui=1000mv, Uo=1000mv, Um=l458mv,Mp=458mv, tp=337ms, ts=1215ms 计算超调量=45.8% 3. R=100k, C=luf, w=10rad/s, Rl=100k, R2=100k,阻尼比（=0.5 测量动态性能指标:Ui=1000mv, Uo=1560mv, Um=2170mv,Mp=61 Omv, tp=387ms, ts=3204ms 计算超调量=39.1% 4： R=100k, C=luf, w=10rad/s, Rl=100k, R2=200k,阻尼比（=1 测最动态性能指紅:Ui=lOOOmv, Uo=1000mv, ts=5O8ms,过阻尼状态 5： R=100k, C=O.luf, w=100rad/s, Rl=100k, R2=100k,阻尼比 ^=0.5  测量动态性能指标：Ui=1000mv, Uo=1000mv, Um=l 170mv,Mp=170mv, tp=37ims, ts=63ms 计算超调量=11.7% 6： R= 100k，00.1 uf，w二 100rad/s，R 1=100k, R2= 100k，阻尼比（=0.5 测量动态性能指标:Ui=1000mv, Uo=1000mv, ts=52ms,过阻尼状态 六、自评 本实验通过用计算机模拟二阶系统的阶跃响应测试，让我们梗深刻的了解了二阶系 统的超凋S:,上升时间，峰值时间，调节时间等性能，还有阻尼对二阶系统的影响。 实验二控制系统的稳定性分析 一、 实验目的 观察系统的不稳定现象。 研宄系统的开环增益的时间常数对稳定性的影响。 二、 实验设备 EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台。 计算机一台 二、实验原理 系统模拟电路图如图所示 开环传递函数为：G (s) =10K/s(0.1s+l)(Ts+l) 式中:Kl=R3/R2，R2=100 千欧，R3=0-500K;T=RC，R=100 千欧,C=luf 或 C=O.luf 两种 情况 ;四、实验过程记录 1：连接被测量典型环节模拟电路。 2：启动计算机，运行自动控制实验系统软件 3： R3的值力50千欧，1