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華中科技大學自動控制實驗報告-文庫吧資料

2025-02-12 16:20本頁面
  

【正文】 適的開環(huán)放大系數既要保證系統(tǒng)的動態(tài)性能又要保證穩(wěn)態(tài)誤差在一定范圍內。提高系統(tǒng)的階數可以減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差。 此時穩(wěn)態(tài)誤差為 240mV。 當 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 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 。 16 圖 12—— 7 擾動點在 f時 此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 200mV 當擾動點換到 g點 圖 12—— 8 此時的穩(wěn)態(tài)誤差為 600mV 可以看出來當擾動點從 f移到 g之后,穩(wěn)態(tài)誤差變大了。 15 圖 12— 5 可以看出來此時穩(wěn)態(tài)誤差為 220mV。 (3) 當 r(t)= 0、 f(t)= 1(t)時,擾動作用點在 f 點,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 。 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。將其轉化為方框圖如下: 1) 若從 r(t)輸入 開環(huán)傳遞函數 sCRRRsCRRGr 213131211111 101010101010 ??????, Hr=1 2) 若從 g(t)輸入 開環(huán)傳遞函數 sCRRRGg 2131312 10101010 ????,sCRRHg 111111010 ?? 圖 123 圖 32 的模擬電路圖 13 3) 若從 f(t)輸入 開環(huán)傳遞函數 sCRRGf 213131010 ??,10101010 1211111 RsCRRHf ???? 四.實驗數據及其分析 (1) 當 r(t)= 1(t)、 f(t)= 0時,且 A1(s)、 A3(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 K的變化對二階系統(tǒng)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。 5. 觀測擾動信號在不同作用點輸入時系統(tǒng)的響應及穩(wěn)態(tài)誤差。由上式可知他們之間的關系: 三. 實驗內容 設二階系統(tǒng)的方框圖如圖 122: )(sN)(sR )(sC111 ?sT 112 ?TK圖 122 方框圖 12 系統(tǒng)的模擬電路圖如圖 123: 1. 在實驗裝置上搭建模擬電路; 2. 階躍信號作為測試二階系統(tǒng)的輸入信號 3. 觀測 0 型二階系統(tǒng)的單位階躍,并測出它們的穩(wěn)態(tài)誤差。依此類推。 二、實驗原理 控制系統(tǒng)的方框圖如圖 121: 當 H(s) = 1(即單位反饋 )時,系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為: )(1 )()( sGsGs ??? 而系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 E(S)的表達式為:)(1 )()( sGsRsE ?? 設 ??????? niiNmjjsTssKsG11)1()1()(? 則 )()1()1()1()(111 sRsKsTssTssE mjjniiNniiN???????????? 圖 121 控制系統(tǒng)方框圖 11 N 為系統(tǒng)的前向通道中串聯(lián)積分環(huán)節(jié)的個數,稱為系統(tǒng)的類型。 2.了解擾動信號對系統(tǒng)類型和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。 7. 典型二階系統(tǒng)在什么情況下不穩(wěn)定?用本實驗裝置能實現(xiàn)嗎?為什么? 答:典型二階環(huán)節(jié)在 ξ≤ 0 時不穩(wěn)定,用本實驗裝置不能實現(xiàn), 9 因為閉環(huán)傳遞函數始終為Φ (s)=K/(Ts2+s+K)。對于調節(jié)時間和峰值時間,我們要分情況討論如果系統(tǒng)是欠阻尼的,則不存在 tr、 tp 的概念,系統(tǒng)響應沒有超調。 6. 慣性環(huán)節(jié)中的實踐常數 T 改變意味著典型二階系統(tǒng)的什么值發(fā)生了改變? σ p、t s、t r、t p 各值將如何改變? 答: 當系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的時間常數減小時,系統(tǒng)的阻尼比增大超調量減小。 5. 在電路模擬系統(tǒng)中,如何實現(xiàn)單位反饋。 4. 如果階躍輸入信號的幅值過大,會在實驗中產生什么后果? 答:輸出信號失真。此時能知道系統(tǒng)中的阻尼比 ξ體現(xiàn)在哪一部分嗎?如何改變ξ的數值? 8 答:因只有比例和積分 環(huán)節(jié),系統(tǒng)地ξ恒為 0,若要改變ξ,則需在系統(tǒng)中加入慣性環(huán)節(jié)。 六. 實驗思考題
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