自动控制原理实验.doc

实验一典型环节的电模拟及其阶跃响应分析一、实验目的⑴熟悉典型环节的电模拟方法。⑵掌握参数变化对动态性能的影响。二、实验设备⑴CAE2000系统(主要使用模拟机,模/数转换,微机,打印机等)。⑵数字万用表。三、实验内容 。模拟机排题图如图9-1所示,分别求取K=1,K=2时的阶跃响应曲线,并打印曲线。图9-1比例环节排题图图9-2积分环节排题图 -2所示,分别求取K=1,K=,并打印曲线。 -3一阶环节排题图微分方程传递函数模拟机排题图如图3所示,分别求取K=1,T=1;K=1,T=2;K=2,T=2时的阶跃响应曲线,并打印曲线。 ,并分别求取打印: ⑴T=1,x=、、1时的阶跃响应曲线。⑵T=2,x=。四、实验步骤⑴接通电源,用万用表将输入阶跃信号调整为2V。⑵调整相应系数器;按排题图接线,不用的放大器切勿断开反馈回路(接线时,阶跃开关处于关断状态);将输出信号接至数/模转换通道。⑶检查接线无误后,开启微机、打印机电源;进入CAE2000软件,组态A/D,运行实时仿真;开启阶跃输入信号开关,显示、打印曲线。⑴一、二阶系统的瞬态响应分析;模拟机的原理及使用方法(见本章附录)。⑵写出预习报告;画出二阶系统的模拟机排题图;在理论上估计各响应曲线。⑴将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上,曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响,与估计的理论曲线进行比较,不符请分析原因。⑵由二阶环节的实验曲线求得﹪、ts、tp,与理论值进行比较,并分析﹪、ts、tp等和T、x的关系。实验二随动系统的开环控制、、闭环控制系统的实际结构及工作状态;控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。,正确使用实验所用测试仪器,在教师指导下独立完成实验,并能对实验结果进行分析。⑴XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流随动系统学习机。⑵直流稳压电源(用于XSJ-3型)。⑶超低频长余辉示波器。⑷数字万用表。 ⑴用螺丝刀将直流电机轴与反馈电位器连接轴螺丝拧松,使直流电机轴与反馈电位器脱开(开环时保护反馈电位器)。图9-4开环控制系统原则性方框图⑵将给定电位器,运放Ⅰ,运放Ⅱ,功放,直流电机联接成开环状态(给定电位器旋至0),其原则性方框图如图9-4(接线时可参考图9-8)。⑶旋转给定电位器,使其滑臂转角大小、方向不同(即输入电压大小、极性不同)时,观察电机恒定转速与方向。将速度变化趋势填入表9-1。⑷改变运放Ⅱ放大倍数,重复上述过程。 ⑴将直流电机轴与反馈电位器联接好(用螺丝刀拧紧连接轴螺丝)。同时给定电位器置0。⑵将给定电位器,运放Ⅰ,运放Ⅱ,功放,直流电机,反馈电位器联接成开环状态,其原则性方框图如图9-5。图9-5判断反馈极性原则性方框图⑶判断反馈极性:按照给定电位器顺时针方向时电机的转向,用手转动电机轴,使反馈电位器转过一个角度,用万用表测量反馈电位器输出电压,若是电压下降或负相增加则反馈极性为负,否则为正(如果是正反馈,须改成负反馈,请同学自己解决)。⑷将系统连接成负反馈闭环状态。⑸将给定电位器滑臂由零转过三个不同的角度(可分为30°、60°、90°),分别读出反馈电位器由起始位置变化的角度。改变给定电位器转向,重复上述过程。将结果填入表9-2。⑹改变运放Ⅱ比例系数(共分为小、中、大),重复实验步骤⑷。 ⑴将系统保持闭环控制系统实验时状态,同时将反馈电位器输出电压接到示波器输入端(反馈电压可表示直流电机转角,即输出转角)。⑵将给定电位器置0(或者断开)。取运放Ⅱ比例系数为三个不同数值(三个不同数值的选取以出现三种明显不同的过渡特性为准,即指数曲线,衰减振荡,激烈衰减振荡),加入阶跃输入信号,用示波器观察输出波形,并将波形填入表9-3。⑴控制系统的稳定性;直流电动机系统数学模型的建立;实验指导书。⑵写出预习报告,画出系统方框图,标明各部分传递函数,估计实验结果。⑴记录实验数据⑵分析实验结果,并与估计的实验结果进行比较,若不相符,请分析原因。总结实验得出的结论。表9-1 开环控制直流电机转速给定电位器转角正方向反方向(大)(中)(小)(大)(中)(小)运放Ⅱ比例系数(大)(小) 表9-2 闭环控制直流电机转角