控制工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-02-14 22:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 反饋電容C=2uf 比例微分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線：反饋電阻R1=10K反饋電阻R1=20K PID（比例積分微分）環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線：反饋電阻R1=10K反饋電阻R1=20K附：表311 典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)參數(shù)與模擬電路參數(shù)關(guān)系單位階躍響應(yīng)實(shí)際階躍響應(yīng)曲線一、比例二、慣性三、積分C=2UF四、比例積分C=2uF五、比例微分 若(//)則：六、比例微分積分表311（續(xù)）? 一、實(shí)驗(yàn)要求1. 掌握典型二階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法，Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式。2. 研究二階閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)無阻尼振蕩頻率ωn, 阻尼比ξ對(duì)過渡過程的影響。3. 掌握欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Mp、tp、ts的計(jì)算。4. 觀察和分析典型二階閉環(huán)系統(tǒng)在欠阻尼，臨界阻尼，過阻尼的瞬態(tài)響應(yīng)曲線，欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)自然頻率（無阻尼振蕩頻率）ωn, 阻尼比ξ對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理及說明圖317是典型二階系統(tǒng)原理方塊圖。圖317 典型二階系統(tǒng)原理方塊圖Ⅰ型二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：Ⅰ型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式：自然頻率（無阻尼振蕩頻率）： 阻尼比： 有二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路如圖318所示。它由積分環(huán)節(jié)（A2）和慣性環(huán)節(jié)（A3）構(gòu)成。圖318 典型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖318的二階系統(tǒng)模擬電路的各環(huán)節(jié)參數(shù)及系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：積分環(huán)節(jié)（A2單元）的積分時(shí)間常數(shù)Ti=R1*C1=1S 慣性環(huán)節(jié)（A3單元）的慣性時(shí)間常數(shù) T=R2*C2=該閉環(huán)系統(tǒng)在A3單元中改變輸入電阻R來調(diào)整增益K，R分別設(shè)定為 10k、40k、100k 。 當(dāng)R=100k， K=1 = 1 為過阻尼響應(yīng)， 當(dāng)R=40k， K= =1 為臨界阻尼響應(yīng)， 當(dāng)R=10k， K=10 = 01 為欠阻尼響應(yīng)。 欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Mp、tp、ts的計(jì)算：（ K=10 =）超調(diào)量 ： 峰值時(shí)間： 調(diào)節(jié)時(shí)間 ：三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟在實(shí)驗(yàn)中欲觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，可用普通示波器，也可選用本實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的虛擬示波器。如果選用虛擬示波器，只要運(yùn)行LABACT程序，選擇自動(dòng)控制菜單下的線性系統(tǒng)的時(shí)域分析下的二階典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，再選擇開始實(shí)驗(yàn)，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開始即可使用本實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的CH1測孔測量波形。具體用法參見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第二章虛擬示波器部分。典型二階系統(tǒng)模擬電路見圖318。該環(huán)節(jié)在A3單元中改變輸入電阻R來調(diào)整衰減時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟： 注：“S ST”不能用“短路套”短接?。?）用信號(hào)發(fā)生器（B1）的‘階躍信號(hào)輸出’ 和‘幅度控制電位器’構(gòu)造輸入信號(hào)（Ui）： B1單元中電位器的左邊K3開關(guān)撥下（GND），右邊K4開關(guān)撥下（0/+5V階躍）。階躍信號(hào)輸出（B12的Y測孔）調(diào)整為2V（調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)電位器，用萬用表測量Y測孔）。（2）安置短路套、聯(lián)線，構(gòu)造模擬電路：（a）安置短路套 模塊號(hào)跨接座號(hào)1A1S4，S82A2S2，S10，S113A3當(dāng)輸入電阻R=10K當(dāng)輸入電阻R=39K當(dāng)輸入電阻R=100KS1，S8，S10S2，S8，S10.S4，S8，S104A6S2，S6（b）測孔聯(lián)線1信號(hào)輸入r(t)B1（Y） →A1（H1）2運(yùn)放級(jí)聯(lián)A1（OUT→A2（H1）3運(yùn)放級(jí)聯(lián)A2（OUT→A3（H1）4負(fù)反饋A3（OUT→A1（H2）5運(yùn)放級(jí)聯(lián)A3（OUT→A6（H1）（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端CH1接到A6單元信號(hào)輸出端OUT（C(t)）。注：CH1選“X1”檔。（4）運(yùn)行、觀察、記錄： 按下B1按鈕，用示波器觀察在三種情況下A3輸出端C(t)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)，并記錄超調(diào)量MP，峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts。并將測量值和計(jì)算值（實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出）進(jìn)行比較。參數(shù)取值及響應(yīng)曲線，詳見表312。注意：在作欠阻尼階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于虛擬示波器（B3）的頻率限制,無法很明顯的觀察到正確的衰減振蕩圖形，此時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)參數(shù)。調(diào)節(jié)方法：減小運(yùn)算模擬單元A3的輸入電阻R=10K的阻值，延長衰減時(shí)間（參考參數(shù)：R=2K）。（可將運(yùn)算模擬單元A3的輸入電阻的短路套（S1/S2/S4） 去掉，將可變元件庫（A7）中的可變電阻跨接到A3單元的H1和IN測孔上，調(diào)整可變電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。）注意：在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有積分飽和現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)，即構(gòu)成積分或慣性環(huán)節(jié)的模擬電路處于飽和狀態(tài)，波形不出來，請人工放電。放電操作如下：B5函數(shù)發(fā)生器的SB4“放電按鈕”按住3秒左右，進(jìn)行放電。如欲用相平面分析該模塊電路時(shí)，需把示波器的輸入端CH2接到A1單元信號(hào)輸出端，并選用示波器界面中的XY選項(xiàng)。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1
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