自动控制原理实验典型系统的时域响应和稳定性分析Word文档格式.docx
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图1.2-2
(2)
对应的模拥电路图:
如图1.2-2所示。
(3)理论分林
系统开坏传递函数为:
(4)实验容
先算出临界阳尼、欠阳尼、过皿尼时电阻R的Jlifcffi,再垢理论H应用于模抵电路中,
观察二阶系统的动态性能giStt,应与理论分折星本M0&
O在此实騎中(图1.2-2),
T.=ls,I=0.2j,=>
A>
2%
系貌闭坏传递函数为:
S2+2血上十曲
其中自然振葫角碩率:
2.典里的三阶系统稳定性分析
(1)结构框图:
如因1.2-3所示。
课程名称:
组别:
实騎名称:
学生成玻:
教师签名:
(3)理论分林:
系统的开环传函为:
碎"
5)=心赧“(其中尺=-^%),
系鋭的特征方程为:
;
1+G⑶丹⑸=0=>
5J+1253+2tkj+20AT二0
(4)实验§
:
实验甫由Routh判斷得Routh行列式为:
系别:
课程名秣:
自动押匍原理实验
:
2020K
(-5K.3)+20
20K
为了保证系躱稳定,第一列各值应为正数,所以有
-A:
+20>
0
3
20K>
(I
fix实验步骤
设路了锁零场效应管,所以运故具有锁零功能。
将开关设在"
方渋”档,分别闕节週幅和嗚频
电位器,使得“OUT”端输出的方波輻值为1V,周期为10s左右。
2.典世二阶糸统險态性能指林的测试
(1)按模抓电路图1.2-2接线,将1中的方波信号接至MAS,®
R=10Ko
(2)用示於器规察系竦响应曲线C(t),9量并记录趙iflMP、峰值时同tp和调节时同tS0
(3)分别按R=50K;
160K;
200K;
改变系统开环增益,观察响应曲线C(t),«
量并记录
11能指标MP.tp和ts,员系説的稳定性。
并措测量值和廿算ffiiail比较(实勁前必须按公貳廿
算出)。
垢实验结果頃人表中。
表1・2・1中已填人了一组参考测量值,供参照。
些口
字万:
实验名称:
实醴时间:
3.典型三阶系统的U能
(1)按图1.2-4接玻,将1中的方波信号接至輸人端,取R=30Ko
(2)规察系统的响应曲线,并记录波形。
(3)斛开坏增益(R=41.7K;
100K),观察响应曲线,并将实验给果填入表中。
表1.2-2中巳填入了一组参考測量值,佻参照。
参数
锁目
R保⑵
K
wn
4
C
(tp)
(»
)
Mp(%)
tp(s)
侣(5)
响应
况
理论值
测值
ft
值
理
论
测量值
gvl
欠阻尼
10
20
1
1.4
44
43
032
038
1.6
1.5
衰
振
50
2、g
百
V
1J
II
0.85
0.9
1.7
—临界
81尼
160
5
2.5
无
1.9
单调描数
过阻尼
200
75
2
2.9
3.5
调数
其中Mp=et=—二丄,C(tp)二l+e
oJl-C2純
表1.2-1
实验名称:
学生成集:
R(g
开环增益K
稳定性
30
16.7
不稳定发故
41.7
12
临孔隐定等懾振協
100
•稳定衰窝收姣
表1.2-2
A.实验数据处理
1.典塑二阶系统瞬态性能指标的测试
模扭电路图:
①®
R=10K
学生成绩:
=312.5ms
[V1-V2:
=435.9mv
.8f
•
■-|
/
\7
1111
1■11111
1111■11
1111111
11■1111
T:
500ms格
CH1:
500mw格
CH2:
500mu格
[T1-T2I
=1.372s
=25.6mv
<
=2
■
.——1
y二
11jg1
200ms•格
50伽抽格
CH2
500mw格
②®
R=20K
[T1-T2J=465.6ms(V1-V2j=294.9mv
(T1-T2i=1.519s[V1-V2I吐25.8mv
③取R=50K
rT1-T2j=853.1ms[V1-V2i=115.4mv
(T1-T2j=1.394&
[V1-V2I=2S.6mv
④®
R=100K
2=1.216&
0.82Hz
M-V2!
=25.6mv:
V1-V2:
=25.6mv
数\\
Rg
my
cOR)
\—/c(00
沟w(
9®
(
ts(s)
响应情况
理论值
测量
n
a
□
2•典型三阶系筑的性能
模拥电路图
教帅签名:
批改时间:
②51R=100K
R(KG)
开坏増益K
七、实验结果分林
1.典型二阶系统瞬态性能常标的测试
由曲80nJiH,随着电P8R的增大,超调量Mp简来越小,到达峰値的时间tp越来越矯,其调节时间与电KIR无关。
2.典塑三阶系统的性能
当Rv41.7K<
lR|lK>
12时,系就不稳定发散;
当R=41.7KQRPK=12时,系就临界梯定等幅振蒲;
当/?
>
41.7KQP|0<
7C<
12IH,系统梯定衰械收敛。
由曲线图nJIII,当7?
=41.7K时,系统处于衰减收以,理沦应当处于系貌临界稳定等幅掠葫。
由于电阳有锲差,便得测量18比理论值小。
在误差允许的围,可视为等編扳葫。
自动控匍原理实验
八、思考题
1.在实验裁路中咖何确保系统实现负反馈?
由干实呀中运用的运算笊大器那是反向廉大器,因此其本身的反馈RP为负反锁,在实验中只要保址有奇数个反向放大器就可以保征系统为负反债;
如果实验屮UHtitis算故大器,那么系筑垢构ffiiEgfllo
2.实验中的阶狀信号的帽值变化围如何考虑?
不应该过大,因为軟件的测量围有限,如果幅值过大,便测量的曲线不完整。
3.有那些播施能增加系统稳定度?
它们对系统的11能有什么»
«
?
在保证开环増益大于0的情况下,两小开坏增益,可糸统的梯定度;
但是系统开坏增益騷小将会导致系统响应会变慢。
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