控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(答案)(參考版)
2024-08-17 01:37本頁(yè)面
【正文】 把實(shí)測(cè)求得的傳遞函數(shù)與理論值進(jìn)行比較，并分析產(chǎn)生差異的原因。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 按圖73和74的接線圖，分別測(cè)試慣性、積分和滯后——超前網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)數(shù)據(jù)，填入下表中；表1 相頻特性測(cè)試慣性環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)滯后—超前網(wǎng)絡(luò)wX0Ym表2 幅頻特性測(cè)試慣性環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)滯后—超前網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié) 按表表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出（w）——w和201g——w的曲線。 RC網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。圖64 幅頻特性的接線圖積分環(huán)節(jié)待測(cè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 ,圖65為它的模擬電路圖。要取得均勻，頻率取值范圍為15Hz一40KHz。據(jù)此，可測(cè)得在該輸入信號(hào)頻率下的相位值：，不斷改變掃頻電源輸出信號(hào)的頻率，就可得到一系列相應(yīng)的相位值，列表記下不同w值時(shí)的X0和Xm。測(cè)量時(shí)示波器的X軸停止掃描，把掃頻電源的正弦信號(hào)同時(shí)送到被測(cè)環(huán)節(jié)的輸入端和示波器的X軸，被測(cè)環(huán)節(jié)的輸出送到示波器的Y車由，如圖63所示。表中2Y0為橢圓與Y軸交點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，2X0為橢圓與X軸交點(diǎn)之間距離，Xm和Ym分別為X（t）和Y（t）的幅值。木實(shí)驗(yàn)采用李沙育圖形法，圖61為測(cè)試的方框圖。即輸出信號(hào)為 其中，只要改變輸入信號(hào)x(t)的頻率w，就可測(cè)得輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比和它們的相位差。三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)或環(huán)節(jié)，當(dāng)其輸入端加入一正弦信號(hào)X(t)=XmSin wt，它的穩(wěn)態(tài)輸出是一與輸入信號(hào)同頻率的正弦信號(hào)，但其幅值和相位將隨著輸入信號(hào)頻率。根據(jù)所測(cè)得頻率特性，做出伯德圖，據(jù)此求得環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。 為什么0型系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)一定有誤差存在，決定誤差的因素有哪些？0型系統(tǒng)能跟蹤階躍輸入，但有穩(wěn)態(tài)誤差存在，其計(jì)算公式為：其中，R0為階躍信號(hào)的幅值。 畫(huà)出Ⅱ型二階系統(tǒng)的方框圖和模擬電路圖，并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得系統(tǒng)在單位斜坡和單位拋物線函數(shù)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求畫(huà)出0型二階系統(tǒng)的方框圖和模擬電路圖，并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得系統(tǒng)在單位階躍和單位斜坡信號(hào)輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。圖510 II型二階系統(tǒng)模擬電路圖（電路參考單元為：UUUU反相器單元）當(dāng)輸入ur為一單位斜坡(或單位階躍)信號(hào)時(shí)，用慢掃描數(shù)字存儲(chǔ)示波器觀測(cè)圖中e點(diǎn)并記錄其實(shí)驗(yàn)曲線。當(dāng)輸入ur為一單位斜坡信號(hào)時(shí)，用慢掃描數(shù)字存儲(chǔ)示波器觀測(cè)圖中e點(diǎn)并記錄其實(shí)驗(yàn)曲線。Ｉ型二階系統(tǒng)根據(jù)I型二階系統(tǒng)的方框圖，選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的通用電路單元設(shè)計(jì)并組建相應(yīng)的模擬電路，如下圖所示。圖58 0型二階系統(tǒng)模擬電路圖（電路參考單元為：UUU11）當(dāng)輸入ur為一單位階躍信號(hào)時(shí)，用慢掃描存數(shù)字儲(chǔ)示波器觀察圖中e點(diǎn)并記錄其實(shí)驗(yàn)曲線。當(dāng)輸入信號(hào)，即時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為：當(dāng)單位拋物波輸入時(shí)II型二階系統(tǒng)的理論穩(wěn)態(tài)偏差曲線如圖57所示。 (a) (b)圖55 I型系統(tǒng)理論曲線 II型二階系統(tǒng) 設(shè)圖46為II型二階系統(tǒng)的方框圖。對(duì)于單位斜坡信號(hào)輸入，該系統(tǒng)的輸出也能跟蹤輸入信號(hào)的變化，且在穩(wěn)態(tài)時(shí)兩者的速度相等（即），但有位置誤差存在，其值為，其中，為斜坡信號(hào)對(duì)時(shí)間的變化率。其理論曲線如圖53(a)和圖53(b)所示。0型二階系統(tǒng)設(shè)0型二階系統(tǒng)的方框圖如圖52所示。如果系統(tǒng)穩(wěn)定，且誤差的終值存在，則可用下列的終值定理求取系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差： （2）本實(shí)驗(yàn)就是研究系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與上述因素間的關(guān)系。其中G(S)為系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)，H(S)為其反饋通道的傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器控制理論電子模擬實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；超低頻慢掃描數(shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)；數(shù)字萬(wàn)用表一只；各種長(zhǎng)度聯(lián)接導(dǎo)線。 用慢掃描示波器觀察并記錄三階系統(tǒng)在以下三種情況下單位階躍響應(yīng)曲線； （1） 若K=5時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定，此時(shí)電路中的RX取100K左右；（2）若K=12時(shí)，系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)，(實(shí)際值為47K左右)；（3） 若K=20時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定，此時(shí)電路中的RX取25K左右；五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求畫(huà)出三階系統(tǒng)線性定常系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路，標(biāo)明電路中的各參數(shù)；測(cè)出系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線。由開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)得到系統(tǒng)的特征方程為由勞斯判據(jù)得0K12 系統(tǒng)穩(wěn)定 K＝12 系統(tǒng)臨界穩(wěn)定 K12 系統(tǒng)不穩(wěn)定其
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