華中科技大學(xué)自動控制實驗報告(編輯修改稿)
2025-03-12 16:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (s)為慣性環(huán)節(jié)， A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀察系統(tǒng)的輸出 C(t)和穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS，并記錄開環(huán)放大系數(shù) Ｋ的變化對二階系統(tǒng)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。 圖 12— 1 圖 12— 2 可以看出來 結(jié)果分析：穩(wěn)態(tài)誤差隨 R 增大而減小，即穩(wěn)態(tài)誤差隨 K增大而減小。 14 (2) 將 A1(s)或 A3(s)改為積分環(huán)節(jié)， 觀察并記錄二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和變化。 A1為積分環(huán)節(jié) 圖 12— 3 A3為積分環(huán)節(jié) 圖 12— 4 可以看出來 對于 1型系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差幾乎不隨 K值的改變而改變。 (3) 當(dāng) r(t)＝ 0、 f(t)＝ 1(t)時，擾動作用點(diǎn)在 f 點(diǎn)，且 A1(s)、 A3(s)為慣性環(huán)節(jié)， A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀察并記錄系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS 。改變A2(s)的比例系數(shù)， 即逐漸增大 R 的值， 記錄ｅ SS的變化。 15 圖 12— 5 可以看出來此時穩(wěn)態(tài)誤差為 220mV。 圖 12— 6 可以看出此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 300mV 由此可見，穩(wěn)態(tài)誤差隨著 R（ K）的增大而增大 (4) 當(dāng) r(t)＝ 0、 f(t)＝ 1(t)時，且 A1(s)、 A3(s)為慣性環(huán)節(jié)， A2(s)為比例環(huán)節(jié)，將擾動點(diǎn)從 f 點(diǎn)移動到 g 點(diǎn)，觀察并記錄擾動點(diǎn)改變時，擾動信號對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS的影響。 16 圖 12—— 7 擾動點(diǎn)在 f時 此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 200mV 當(dāng)擾動點(diǎn)換到 g點(diǎn) 圖 12—— 8 此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 600mV 可以看出來當(dāng)擾動點(diǎn)從 f移到 g之后，穩(wěn)態(tài)誤差變大了。 (5) 當(dāng) r(t)＝ 0、 f(t)＝ 1(t)，擾動作用點(diǎn)在 f 點(diǎn)時，觀察并記錄當(dāng)A1(s)、 A3(s)分別為積分環(huán)節(jié)時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS的變化。 當(dāng) A1 為積分時 17 圖 12—— 9 此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 60. 然后改變 K 圖 12—— 10 此時穩(wěn)態(tài)誤差還是為 60. 當(dāng) A3積分時 圖 12— 11 穩(wěn)態(tài)誤差為 18 圖 12— 12 此時穩(wěn)態(tài)誤差為 。 結(jié)果分析：穩(wěn)態(tài)誤差不隨 K的變化而變化 (6) 當(dāng) r(t)＝ 1(t)、 f(t)＝ 1(t)，擾動作用點(diǎn)在 f 點(diǎn)時，分別觀察并記錄以下情況時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS： a. A1(s)、 A3(s)為慣性環(huán)節(jié)； 此時穩(wěn)態(tài)誤差為 400mV. b. A1(s)為積分環(huán)節(jié)， A3(s)為慣性環(huán)節(jié)； 19 此時穩(wěn)態(tài)誤差為 100mV. c. A1(s)為慣性環(huán)節(jié)， A3(s)為積分環(huán)節(jié)。 此時穩(wěn)態(tài)誤差為 240mV。 四、實驗結(jié)果分析 二階系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)會影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，由以上波形知，開環(huán)放大系數(shù)越大，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小，但是系統(tǒng)將會變得不穩(wěn)定，表現(xiàn)為輸出波形的振蕩變激烈。提高系統(tǒng)的階數(shù)可以減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差。 五． 課后思考題 20 1. 系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)Ｋ的變化對其動態(tài)性能 (σ p、 ts、 tp)的影響是什么？對其穩(wěn)態(tài)性能（ｅ SS）的影響是什么？從中可得到什么結(jié)論？ 答： 若 K 變大，系統(tǒng)響應(yīng)變慢， σ p、 ts、 tp變大，而實驗結(jié)果證明ｅ SS變 小。 對于一個系統(tǒng)要選取一個合適的開環(huán)放大系數(shù)既要保證系統(tǒng)的動態(tài)性能又要保證穩(wěn)態(tài)誤差在一定范圍內(nèi)。 2. 對于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)ｅ SS＝ lim[r(t)C(t)]時， 如何使用雙線示波器觀察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？對于圖 32 所示的實驗線路，如果將系統(tǒng)的輸入 r(t)送入示波器的 y1通道，輸出 C(t)送入示波器的 y2通道，且 y1和 y2增益檔放在相同的位置， 則在示波器的屏幕上可觀察到如圖 124 所示的波形，這時你如何確認(rèn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ｅ SS？ 答：可以將輸入信號 r（ t）和輸出信號 C（ t）分別接到示波器的兩個通道，可以讀出穩(wěn)態(tài)誤差。對于圖 124 的波形，可以將 y2 通道的信號反相，再觀察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 3. 當(dāng) r(t)＝ 0 時，實驗線路中擾動引起的誤差 ｅ SS應(yīng)如何觀察？ 答：可以將示波器的通道 1 接地，通道 2 接輸出信號，再觀察穩(wěn)態(tài)誤差。 4. 當(dāng) r(t)＝ 1 (t)、 f(t)＝ 1 (t)時， 試計算以下三種情況下的穩(wěn)態(tài)誤差 ｅ SS： 21 答： a） 2/（ 1+K）；（ b） 0；（ c） 0 5. 試求下列二種情況下輸出 C(t)與比例環(huán)節(jié) K 的關(guān)系。當(dāng) K 增加時C(t)應(yīng)如何變化？ 6. 為什么 0 型系統(tǒng)不能跟蹤斜坡輸入信號？ 答
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