自动控制原理课件 (2),自动控制原理课件ppt

唐山学院实验中心自动控制原理实验室自动控制原理实验自动控制原理实验一.典型线性环节二.二阶系统阶跃响应三.二阶系统频率响应四.线性系统稳定性研究实验一典型线性环节一实验目的:1.学习典型线性环节的模拟方法;2.研究阻、容参数对典型性环节阶跃响应的影响二、实验设备:XMN-2型机;CAE98;万用表。实验一典型线性环节三实验内容:1、比例（P）环节：其方块图如图1-1A所示。实验一典型线性环节其传递函数为：KSUSUi)()(0(1-1)其中:K=R1/R0当输入为单位阶跃信号,即Ui(t)=1(t)时,Ui(s)=1/S。则由式（1-1）得到Uo(S)=K所以输出响应为Uo(t)=K(t≥0)(1-2)实验一典型线性环节2、积分环节：其方块图如图1-2A所示。分别使Ri=1M,Rf=510K;Ri=1M,Rf=1M;在输入阶跃信号情况下,记录阶跃响应曲线.实验一典型线性环节其传递函数为:TSSUSUi1)()(0其中:T=R0C.当输入为单位阶跃信号，即Ui(t)=1(t)时,Ui(s)=1/S。则由式（1-5）得到Uo(S)=所以输出响应为(1-3)2111TSSTStTtU1)(0(1-4)(1-5)实验一典型线性环节分别使Ri=1M,Cf=0.1µ;Ri=1M,Cf=1µ;在输入阶跃信号情况下,记录阶跃响应曲线.实验二二阶系统阶跃响应一实验目的1.学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；2.研究二阶系统的两个重要参数、对阶跃瞬间态响应指标的影响；二实验设备1．自控原理学习机XMN—Ⅱ一台;2．计算机（CAE软件）一台；3．万用表一个。实验二二阶系统阶跃响应三实验内容典型二阶系统方块图如下:其闭环传递函数：WB(s)=实验二二阶系统阶跃响应模拟电路图为：结果实验二二阶系统阶跃响应四实验步骤：1.调整Rf=40K,使K=0.4(即ξ=0.2)；取R=1M,C=0.47μ,使T=0.47秒（Wn=1/0.47），加入阶跃扰动X(t)=2(t)V,记录阶跃响应曲线，记作①；2.保持ξ=0.2不变，阶跃扰动不变，取R=1M,C=1.0μ，使T=1.0秒（Wn=1/1.0），记录阶跃响应曲线，记作②；3.保持Wn=1/1.0不变、阶跃扰动不变，调整Rf=80K,使K=0.8(即ξ=0.4)，记录阶跃响应曲线，记作③；4.保持Wn=1/1.0不变、阶跃扰动不变，调整Rf=100K,使K=1.0(即ξ=1.0)，记录阶跃响应曲线，记作④；实验三二阶系统频率响应一实验目的1.学习频率特性的实验测试方法；2.掌握根据频率响应实验结果绘制Bode图的方法3.根据实验结果所绘制的Bode图，分析二阶系统的主要动态特性（Mp，ts）实验三二阶系统频率响应二实验设备1．自控原理学习机XMN—Ⅱ一台;2．计算机（CAE软件）一台；3．万用表一个。实验三二阶系统频率响应三实验内容典型二阶系统方块图——无阻尼自然频率，——阻尼比n实验三二阶系统频率响应其闭环频率响应为其中：=2)()(211)()(nnjjjwXjwY)(2)(112nnj=n)/(1sradT实验三二阶系统频率响应模拟电路图为：实验三二阶系统频率响应四实验步骤1.选定R，C，Rf值，使，ξ=0.2；2.用CAE98的正弦波作为系统的输入信号，即x(t)=XSint，稳态时其响应为y(t)=Ysin(t+φ)；3.改变输入信号的频率，使角频率分别等于（或接近等于）0.2，0.4，0.6，0.8，0.9，1.0，1.2，1.4，1.6，2.0，3.0rad/s，稳态时，记录屏幕显示的正弦输入x(t)=XSint和正弦输出响应y(t)=Ysin(t+φ)。记录曲线序号依次记作:实验三二阶系统频率响应4.按下述表格整理实验数据：5.完成实验报告:根据上述表格所整理出的实验数据，在半对数坐标纸上绘制Bode图，标出Mr.实验四线性系统稳定性研究一、实验目的:1．研究线性系统的开环放大系数K对稳定性的影响。2．研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。二、实验设备1．自控原理学习机XMN—Ⅱ一台;2．计算机（CAE软件）一台；3．万用表一个。实验四线性系统稳定性研究三、实验内容:系统模拟电路如下图所示：实验四线性系统稳定性研究系统模拟电路的结构图为：其中K1=2；K2=；K3=；K=K1K2K3T1=1MCf1;T2=1MCf2;T3=1MCf3RWKM100131iRM实验四线性系统稳定性研究1．取C1=C2=C3=0.47uF，求该三阶系统的临界开环比例系数Kj1，方法如下：（1）电位器Rw置于最大（470K）。（2）加入Xr=0.5v的阶跃输入信号。（3）调整Rw使系统输出Xc呈等幅振荡。（4）保持Rw不变，断开反馈线，维持输入幅值不变（输入单阶跃信号），测取系统开环输出值Xck。则：Kj1=Xck/Xr实验四线性系统稳定性研究2．系统的开环放大系数K对稳定性的影响。（1）适当调整Rw，观察K增大；K减小时的系统响应曲线。（2）记录当K=0.5Kj1时的系统响应曲线。（3）记录当K=1.25Kj1时的系统响应曲线。3．验证时间常数错开原理。取T=0.47秒，T1=T/n；T2=T；T3=nT。(1)求取该系统在n=2时的临界开环放大系数Kj2，记录此时的系统响应曲线。(2)记录该系统在n=5；K=Kj2时的系统响应曲线。(3)记录该系统在n=1；K=Kj2时的系统响应曲线。