自控原理实验.docx

欢迎阅读 重庆邮电大学 自动化学院 自动控制原理实验 单位：自动化学院 学生姓名： 学号： 学生姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化 班级： 线性系统的校正 实验目的： 掌握系统校正的方法，重点认识串连校正。 根据希望的时域性能指标推导出二阶系统的串连校正环节的传达函数。 实验设施? PC机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 实验原理及内容? 所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装置?(其参数能够根据需要而调 整)，使系统特性发生变化，进而知足系统的各项性能指标。按校正装置在系统中的连结方式，可分为：串连校正、反应校正和复合控制校正三种。串连校正是在主反应回路之内采用的校正方式，串连校正装置串连在前向通路上，一般接在误差检测点之后和放大器以前。本次实验主要介绍串连校正方法。 原系统的构造框图及性能指标对应的模拟电路图 由图可知系统开环传函：， 系统闭环传函： 系统的特点参量：ωn＝?6.32,?ξ＝?0.158 系统的性能指标：Mp＝60％，tS＝4s，静态误差系数Kv＝20?(1/s) 2．希望校正后系统的性能指标? 要求采用串连校正的方法，使系统知足下述性能指标：? Mp≤25％，tS≤1s，静态误差系数Kv≥20?(1/s) 3．串连校正环节的理论推导 由公式得：ξ≥0.4，ωn≥10，设校正后的系统开环传 函为： 由希望值得：，则K≥20。 校正后系统的闭环传函为： 取ξ＝0.5，则T?＝0.05s，ωn＝20知足ωn≥10，得校正后开环传函为： 因为原系统开环传函为：， 且采用串连校正，所以串连校正环节的传函为：加校正环节后的系统 构造框图为： 对应的模拟电路图：见图1.3-4 实验步骤? 1.?将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放拥有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500ms～12s”档，调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。? 2．测量原系统的性能指标。? (1)?按图1.3-2接线。将1中的方波信号加至输入端。? (2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。计算响应曲线的超调量MP和调节时间tS。? 3.?测量校正系统的性能指标。? (1)?按图1.3-4接线。将1中的方波信号加至输入端。? (2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。计算响应曲线的超调量MP和调节时间tS，是否达到希望值，若未达到，请认真检查接线?(包括阻容值)。 实验现象剖析：下面列出未校正和校正后系统的动向性能指标。 实验结果： 校正前： 校正后： 典型非线性环节 本次实验以运算放大器为基本单元，在输入端和反应网络中设置相应元件?(稳压管、二级管、电阻和电容)?组成各样典型非线性的模拟电路，来模拟实际系统中常有的继电、饱和、死区、空隙等典型的非线性特性，并对典型非线性特性进行详尽的理论剖析和实验研究，进而为非线性系统的研究打下优秀的基础。 实验目的? 1．熟悉各典型非线性环节的理论剖析。? 2．认识典型非线性环节的输入、输出在X_Y坐标上的曲线，并经过实验测量来和理论曲线进行对照剖析。 实验设施? PC机一台，TD-ACC+教学实验系统一套。 实验原理及内容? 1．继电特性? (1)?模拟电路图 图中双向稳压二极管在实验装置中由两只单向的5.1V的稳压二极管负极对接而成。? 将输入、输出电压在X_Y坐标上的实际测量曲线与理论响应曲线做对照并予以剖析。 图4.1-2中M值等于双向稳压管的稳定值。 2．饱和特性? (1)?模拟电路图：将图4.1-1中的?(b)?部分用图4.1-3代替。 (2)?输入、输出电压在X_Y坐标上的实际测量曲线与理论响应曲线对照及剖析。理想饱和特性图中特性饱和值等于稳压管的稳压值，斜率K等于前一级反应电阻值与输入电阻之比，即：?K?=?R1/R? 3．死区特性? (1)?模拟电路图 (2)?将输入、输出电压在X_Y坐标上的实际测量曲线与理论响应曲线做对照并予以剖析。 图4.1-6中特性的斜率K为：，式中R2的单位 K?， 且R2?=?R1?(实际还应考虑二极管的压降值)。 4．空隙特性? (1)?模拟电路图 (2)?将输入、输出电压在X_Y坐标上的实际测量曲线与理论响应曲线做一对照并予以剖析。见图4.1-8 空隙特性如上图所示，图中空间特性的宽度?(OA)为： 式中R2的单位为K??，且R1?=?R2。特性斜率为： 实验步骤? 1．准备：将信号源单元的“ST”插针和“＋5V”插针用“短路块”短接。?2．实验步骤? (1)?按图4.1-1接线，图中的?(a)?和?(b)?之间的虚线处用导线连结好?(a中的 ＋5V与Z、－5V与X之间分别用短路块短接)。?