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实验报告模板
自动控制原理实验报告
(一)
一.实验目的
1.了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式。
2.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。
3.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。
4.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn、阻尼比ξ对过渡过程的影响。
4.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp、ts的计算。
6.观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼,临界阻尼,过阻尼的瞬态响应曲线,及在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、tp值,并与理论计算值作比对。
二.实验过程与结果
1.观察比例环节的阶跃响应曲线
1.1模拟电路图
1.2传递函数
G(S)U
O(S)K
Ui(S)
K
R1
R0
1.3单位阶跃响应
U(t)K
1.4实验结果
R0
R1
输入Ui
比例系数K
计算值
测量值
200K
100K
4V
200K
50K
100K
2V
200K
1V
1.5实验截图
2.观察惯性环节的阶跃响应曲线
2.1模拟电路图
2.2传递函数
UO(S)KR1
G(S)K
TRC1Ui(S)1TSR0
2.3单位阶跃响应
t
U0()tK(1eT)
2.4实验结果
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
惯性常数T
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
200K
1u
4V
2u
50K
100K
1u
2V
200K
1V
2.5实验截图
3.观察积分环节的阶跃响应曲线
3.1模拟电路图
3.2传递函数
UO(S)1TiRC0
G(S)
Ui(S)TS
3.3单位阶跃响应
U(t)0
1t
Ti
3.4实验结果
R0
C
输入Ui
积分常数Ti
计算值
测量值
200K
1u
1V
2u
100K
1u
2u
3.5实验截图
4.观察比例积分环节的阶跃响应曲线
4.1模拟电路图
4.2传递函数
G(S)U
O(S)K(1
1)K
R1TiRC1
Ui(S)TiSR0
4.3单位阶跃响应
U(t)OK()11t
T
4.4实验结果
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
积分常数Ti
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
100K
1u
1V
2u
100K
1u
2u
4.5实验截图
5.观察比例微分环节的阶跃响应曲线
5.1模拟电路图
5.2传递函数
G(S)U(S)OK(1TS)
U(S)i1S
TD(RR12RC3)RC3K
R1R2KD(R//1R2)R3
R1R2R0R3
TDKDτ0.06S
5.3单位阶跃响应
5.4实验结果截图
U0()tKT()tK
6.观察比例积分微分(PID)环节的响应曲线
6.1模拟电路图
6.2传递函数
G(S)U(S)
OKPKPKTSPd
U(S)iTSi
Td(RR12RC3)2,Ti(R1RC2)1,KPR1R2
R1R2R0
RC32TKdDτ
6.3单位阶跃响应
Kp
U(t)0KTpD(t)KP
tT
6.4实验观察结果截图
KD
(R//1R2)R3
R3
7.二阶系统瞬态响应和稳定性
7.1模拟电路图
7.2传递函数
7.2.1开环传递函数
GS()KKKR2100
kTiSTS
(1)S(0.1S1)RR
7.2.2闭环传递函数
()sn210K
S22nSn2S210S10K
7.3模拟电路的各状态参数
7.4实验结果
7.4.1计算欠阻尼二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态指标Mp、tp、ts:
7.4.2系统模拟电路图
7.4.3计算和观察被测对象的临界阻尼的增益K,填入实验报告临界阻尼响应:
ξ=1
12*KTTi*K4*Ti2*T4*TiT
积分常数Ti
惯性常数T
增益K计算值
1
0.1
0.2
0.3
0.5
0.1
0.2
7.4.3画出阶跃响应曲线,测量超调量Mp,峰值时间tp填入实验报告。
(计算值实验前必须计算出)
0.2
(注:
在另行构建实验被测系统时,要仔细观察实验被控系统中各环节的输出,不能有幅现象(-10V≤输出幅度≤+10V),防止产生非线性失真,影响实验效果。
)
三.分析总结
自动控制原理实验报告
(二)
一.实验目的
1.了解simulink仿真的基础使用
2.用仿真方法分析比例微分控制器对系统的稳态性能与动态性能的影响
3.用仿真方法分析速度反馈对系统的稳态性能与动态性能的影响
4.试搭建的SIMULINK仿真框图,并绘制相应单位阶跃响应
5.用绘制根轨迹图,认识根轨迹的作用
二.实验过程及结果
1.比例微分控制器对系统的稳态性能与动态性能的影响
1.1确定n和的值
1.2Matlab中搭建的模型截图
1.3仿真结果
2.分析速度反馈对系统的稳态性能与动态性能的影响
2.1确定n和的值
2.2Matlab中搭建的模型截图
2.3仿真结果
3.搭建Simulink仿真框图
3.1由闭环传递函数得出单位反馈下的开环传函。
3.2系统框图
3.3仿真结果(单位阶跃响应下)
3.3.1=0.2,T=0.08时
3.3.2=0.4,T=0.08时
3.3.3=0.8,T=0.08时
3.3.4=0.4,T=0.04时
3.3.5=0.4,T=0.16时
3.4编写代码求解超调量、调节时间及峰值时间(单位阶跃响应下)
3.4.1=0.2,T=0.08时
3.4.1.1代码
3.4.1.2结果
超调量:
%峰值时间:
tp调节时间:
ts
3.4.2=0.4,T=0.08时
3.4.2.1代码
3.4.2.2结果
调节时间:
ts
3.4.3=0.8,T=0.08时
3.4.3.1代码
3.4.3.2㔃᷌调节时间:
ts
3.4.4=0.4,T=0.04时
3.4.4.1代码
3.4.4.2㔃᷌调节时间:
ts
3.4.5=0.4,T=0.16时
3.4.5.1代码
3.4.5.2㔃᷌调节时间:
ts
4.画根轨迹图
4.1由开环传递函数得等效传递函数
Gs()
4.1.10即画180°根轨迹等效传函:
Gs()1bs(4)
G0
s24s2014.1.2-0即0°根轨迹等效传函:
Gs*()Gs0()s2bs(4s4)201
4.2代码
4.3曲线
三.总结启发
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
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