【正文】 實(shí)驗(yàn)四 二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)人： 實(shí)驗(yàn)日期：1. Rx=100K 幅頻2. Rx=100K 相頻3. Rx=10K 幅頻4. Rx=10K 幅頻 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差本實(shí)驗(yàn)的主要目的是：熟悉Multisim軟件，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，理解系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差預(yù)期結(jié)構(gòu)、參數(shù)與輸入信號(hào)的形式、幅值大小之間的關(guān)系，研究系統(tǒng)的開環(huán)增益K對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。 0型二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差首先，進(jìn)入基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面，點(diǎn)擊進(jìn)入，在選擇界面中選擇實(shí)驗(yàn)五，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)五界面，圖略。點(diǎn)擊0型二階系統(tǒng)按鈕，進(jìn)入0型二階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，點(diǎn)擊輸入單位階躍電路圖會(huì)出現(xiàn)輸入為單位階躍信號(hào)的電路圖，如圖241所示。圖242 0型二階系統(tǒng)輸入單位斜坡電路圖按照電路圖搭建好電路后，運(yùn)行并出圖，單擊示波器按鈕，得到如圖24圖244所示。圖245 Ⅰ型二階系統(tǒng)輸入單位階躍電路圖圖246 Ⅰ型二階系統(tǒng)輸入單位斜坡電路圖按照電路圖搭建好電路后，運(yùn)行并出圖，單擊示波器按鈕，得到如圖24圖248所示。圖249 Ⅱ型二階系統(tǒng)輸入單位斜坡電路圖按照電路圖搭建好電路后，運(yùn)行并出圖，單擊示波器按鈕，得到如圖250所示。模版可以參照下頁(yè)。實(shí)驗(yàn)思考題如下：?，決定誤差的因素有哪些?，系統(tǒng)的開環(huán)增益應(yīng)取大些還是小些? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果范例實(shí)驗(yàn)五 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差實(shí)驗(yàn)人： 實(shí)驗(yàn)日期： 0型輸入單位階躍 0型輸入單位斜坡 Ⅰ型輸入單位階躍 Ⅰ型輸入單位斜坡 Ⅱ型輸入單位斜坡 線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正本實(shí)驗(yàn)的主要目的是：熟悉Multisim軟件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解所加校正裝置的結(jié)構(gòu)、特性和對(duì)系統(tǒng)性能的影響，掌握串聯(lián)校正幾種常用的設(shè)計(jì)方法和對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)試技術(shù)。 時(shí)域法串聯(lián)校正首先，進(jìn)入基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面，點(diǎn)擊進(jìn)入，圖略。圖251 實(shí)驗(yàn)六界面線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正有兩種校正方法，一種是零極點(diǎn)對(duì)消法又稱時(shí)域法，另一種是期望特性校正法，點(diǎn)擊時(shí)域法串聯(lián)校正按鈕，進(jìn)入時(shí)域法串聯(lián)校正界面。出圖后可以點(diǎn)擊示波器進(jìn)行對(duì)比和分析，示波器中的圖像是校正前和校正后在一起的，方便對(duì)比。圖253 時(shí)域法串聯(lián)校正后電路圖對(duì)比之后同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)，變化不是太大，可以在校正前的電路圖上做些修改，得到圖像后再點(diǎn)擊示波器檢驗(yàn)。圖254 時(shí)域法串聯(lián)校正前示波器波形圖255 時(shí)域法串聯(lián)校正后示波器波形 期望特性校正法另一種串聯(lián)校正的方法是期望特性校正法，點(diǎn)擊返回實(shí)驗(yàn)六的按鈕回到實(shí)驗(yàn)六界面，單擊期望特性校正法的按鈕進(jìn)入期望特性校正法的界面，和時(shí)域法一樣，先點(diǎn)擊校正前電路圖的按鈕，按照如圖256的電路圖搭建電路。圖257 期望特性校正后電路圖得到波形圖后，點(diǎn)擊示波器按鈕，對(duì)比正確的波形，分析對(duì)比校正前后的效果，示波器波形如圖25圖259所示。模版可以參照后面。實(shí)驗(yàn)思考題如下：，為什么系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)會(huì)變快?，它們各利用校正裝置的什么特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正?? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果范例示例范文如下一頁(yè)所示：實(shí)驗(yàn)六 線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)人：實(shí)驗(yàn)日期： 時(shí)域法校正前 時(shí)域法校正后 %約為63% %% 期望特性校正前 期望特性校正后 %% 系統(tǒng)能控性與能觀性分析本實(shí)驗(yàn)的主要目的是：熟悉Multisim軟件，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的能控性和能觀性的理解，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得系統(tǒng)能控能觀的條件與理論判據(jù)求得的結(jié)果是否完全一致。系統(tǒng)的能控性是指輸入信號(hào)u對(duì)各狀態(tài)量x的控制能力，如果對(duì)于系統(tǒng)任意的初始狀態(tài)，可以找到一個(gè)容許的輸入量，在有限的時(shí)間內(nèi)把系統(tǒng)所有的狀態(tài)量轉(zhuǎn)移到狀態(tài)空間的坐標(biāo)原點(diǎn)。系統(tǒng)的能觀性是指由系統(tǒng)的輸出量確定系統(tǒng)所有初始狀態(tài)的能力。首先，進(jìn)入基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面，點(diǎn)擊進(jìn)入。單擊電路圖的按鈕，再打開Multisim新建一個(gè)原理圖，開始按照?qǐng)D260所示搭建。表21 Uab和Ucd數(shù)據(jù)記錄表項(xiàng)目R3=1KR3=2KR3=3KU=1VU=2VU=1VU=2VU=1VU=2VUab(V)Ucd(uc)(V)00得到實(shí)驗(yàn)七的數(shù)據(jù)要整理好，打印出來(lái)交給老師檢查，簽字。并完成以下實(shí)驗(yàn)要求：；2．寫出阻值在三種情況下的狀態(tài)空間表達(dá)式，并用理論判據(jù)分析系統(tǒng)的能控性和能觀性；，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析系統(tǒng)的能控性和能觀性；。 本實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是：用全狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)二階系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置，并通過(guò)電路模擬的方法予以實(shí)現(xiàn)，及用全狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)三階系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置，并通過(guò)電路模擬的方法予以實(shí)現(xiàn)。一個(gè)單輸入單輸出的N階系統(tǒng)，如果僅靠系統(tǒng)的輸出量能夠進(jìn)行反饋，顯然不能使系統(tǒng)的n個(gè)極點(diǎn)位于所希望的位置。理論證明，通過(guò)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)，其動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)由于只有輸入反饋的系統(tǒng)。圖261 狀態(tài)變量圖令，其中，r為系統(tǒng)的給定量，x為系統(tǒng)狀態(tài)變量，u為控制量。圖262為引入狀態(tài)反饋后系統(tǒng)的方框圖[13]。在選擇界面中選擇實(shí)驗(yàn)八，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)八界面，如圖263所示。圖263 實(shí)驗(yàn)八主界面 典型二階系統(tǒng)全狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置實(shí)驗(yàn)分二階和三階兩部分，點(diǎn)擊典型二階系統(tǒng)按鈕可以進(jìn)入二階部分，圖略。圖264 帶有輸出反饋的二階系統(tǒng)電路圖引入狀態(tài)反饋后的電路圖如圖265所示。圖266 引入狀態(tài)反饋前的二階系統(tǒng)示波器波形圖267 引入狀態(tài)反饋后的二階系統(tǒng)示波器波形 典型三階系統(tǒng)全狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置典型二階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)做完后，點(diǎn)擊返回實(shí)驗(yàn)八按鈕，可以回到實(shí)驗(yàn)八界面，點(diǎn)擊典型三階系統(tǒng)的按鈕進(jìn)入三階系統(tǒng)部分，做典型三階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。圖268 帶有輸出反饋的三階系統(tǒng)電路圖點(diǎn)擊引入狀態(tài)反饋電路圖，即可打開帶有狀態(tài)反饋的三階系統(tǒng)的電路圖，如圖269所示。圖270 引入狀態(tài)反饋前三階系統(tǒng)示波器波形圖271 引入狀態(tài)反饋后三階系統(tǒng)示波器波形得到實(shí)驗(yàn)八的所有波形后要整理好，排版、打印出來(lái)交給老師檢查，簽字。并完成以下實(shí)驗(yàn)要求：，實(shí)測(cè)他們的階躍響應(yīng)響應(yīng)曲線和動(dòng)態(tài)性能，并與計(jì)算所得的各種性能指標(biāo)進(jìn)行比較和分析；，確定系統(tǒng)希望的特征多項(xiàng)式，并計(jì)算出狀態(tài)反饋增益矩陣；，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得他們的階躍響應(yīng)曲線的特征量，并分析是否滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；；。比如基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面如圖31所示，此圖為仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的首頁(yè)，點(diǎn)擊進(jìn)入按鈕之后才真正進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之中。圖32 選擇實(shí)驗(yàn)的界面 仿真界面的設(shè)計(jì)說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是由多個(gè)窗體組合而成的，在每個(gè)窗體上添加不同的控件，如按鈕、圖片框、文本框、標(biāo)簽等，這些都是比較常用的控件。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路圖和示波器的波形的出現(xiàn)都是利用圖片框的Visible屬性完成的。結(jié) 論基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)于學(xué)生和老師都有很大的好處和進(jìn)步。對(duì)老師來(lái)說(shuō)，學(xué)生有了仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的指導(dǎo)，仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中有正確的波形圖像和結(jié)果數(shù)據(jù)，按照電路圖連接完了電路，也得出了圖形或是數(shù)據(jù)，就可以在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上找到正確的波形或者數(shù)據(jù)，進(jìn)行自我檢驗(yàn)，也可以培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，對(duì)老師的教學(xué)也有很大的幫助。最重要的是，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)臺(tái)和實(shí)驗(yàn)儀器的價(jià)格越來(lái)越高，沒(méi)有下降的趨勢(shì)，而大多數(shù)的學(xué)生又是在對(duì)實(shí)驗(yàn)不熟悉的情況下就到實(shí)驗(yàn)臺(tái)或是用實(shí)驗(yàn)儀器開始做實(shí)驗(yàn)，極容易損傷實(shí)驗(yàn)臺(tái)或是實(shí)驗(yàn)儀器，檢修也麻煩，所以，用仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)漸漸代替實(shí)驗(yàn)臺(tái)和實(shí)驗(yàn)儀器是很好的一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)趨勢(shì)。參考文獻(xiàn)[1] 王煥然,[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2010,4(22):157160.[2] 李智華,周峰,[J].電力學(xué)報(bào),2012,27(1):2326.[3] “自動(dòng)控制原理”課程仿真實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012,15(3): 120122.[4] [J].計(jì)算機(jī)仿真,2007,24(12):306308.[5] Heidar and Aider Matarrita Virtual Labs for Distance Education Classes[J]. 1999,25(3):114120.[6] amp。Sons,1958.致 謝16周的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐漸接近了尾聲，我不禁感嘆：時(shí)光之易逝！四年的努力與付出，隨著論文的完成，也為我的大學(xué)生活畫下了一個(gè)比較完整的句號(hào)。 首先，我要衷心地感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師高老師！本論文從選題到完成，每一步都傾注了高老師的大量心血和指導(dǎo)；是他給了我很大支持和鼓勵(lì)、耐心輔導(dǎo)與解惑；高老師的淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，由于我對(duì)本論文所用的軟件工具不熟悉，給老師添了不少麻煩，但高老師依然熱情的幫助我解決問(wèn)題，讓我感覺(jué)到他人格的魅力；其次，我要感謝我的同學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)友們，因?yàn)橛心銈?，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能在這樣的短時(shí)間內(nèi)完成，是你們的幫忙、督促、鼓勵(lì)和支持；也謝謝你們陪我走過(guò)這么寶貴的四年時(shí)光；再次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中以及大學(xué)以來(lái)所有專業(yè)課的老師們，謝謝你們；正是你們的付出與不懈的教導(dǎo)和鼓勵(lì)，才有我現(xiàn)在的順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和順利畢業(yè)！謝謝你們培養(yǎng)了我良好的獨(dú)立自主能力和獨(dú)自思考的習(xí)慣，這是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的充分條件。在我的大學(xué)生活中，你們或推動(dòng)，或攜手，或見證了我成長(zhǎng)的印記。謹(jǐn)以拙筆，將這最寶貴的記憶永久珍藏！