自动控制实验预习报告.docx

自动控制实验预习报告姓名: 肖露敏, 李夏雯班级: 电气 0906 班实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究一. 实验原理典型二阶系统的方框图如图 11-1 : 图 11-1 典型二阶振荡环节的方框图其闭环传递函数为: 22 222 )(1 )()( nn nss ks Ts KsG sGs?????????????(其中: T K KT n????;2 1 ) ζ为系统的阻尼比, ωn 为系统的无阻尼自然频率。任何二阶系统都可以化为上述的标准形式。对于不同的系统ζ和ωn所包含的内容也不同。调节系统的开环增益 K,或时间常数 T可使系统的阻尼比分别为: 0<ζ<1,ζ=1和ζ>1三种。实验中能观测对应于这三种情况下的系统阶跃响应曲线的完全不同。二阶系统可用图 11-2 所示的模拟电路来模拟: 图11-2 二阶系统模拟电路图二. 实验目的 。 ,研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。 。三. 实验内容 (参考图 11-2 )。 =0; 0<ζ<1;ζ>1,观察并记录 r(t) 为正负方波信号时的输出波形 C( t);分析此时相对应的各σp, ts,加以定性的讨论。 A1 的电容 C,再重复以上实验内容。 4. 设计一个一阶线性定常闭环系统,并根据系统的阶跃输入响应确定系统的时间常数。 11—1连好电路。 2. 检查各个仪器的工作状态是否正常,之后接通电源,用信号发生器输入一个方波信号。 : ①. 调节可调变阻器 R2 ,分别观察并记录当阻尼比ξ=0, 、 0<ξ<1、ξ>1这三种情况下的输出波形; ②.改变连接在电路中的电容值,重复 3.①; ③. 根据自行设计的一阶线性定常闭系统连接电路,通过示波器确定该系统的时间常数。实验十二二阶系统的稳态性能研究一. 实验原理控制系统的方框图如图 12-1 : 图 12-1 控制系统的方框图当H(s)=1 (即单位负反馈)时,系统的闭环传递函数: )(1 )()(sG sGs???设??????? ni i N mj jsTs sKsG 1 1)1( )1()( ?则)()1()1( )1()( 11 1sRsKsTs sTssE mj j ni i N ni i N????????????稳态误差为: 0 0 1 li m ( ) li m ( ) 1 ( ) s s s s e s E s s R s G s ? ?? ?? 1 0 1 1 ( 1) lim ( ) ( 1) ( 1) nNji n m sN i j i j s T s sR s s T s K s ???? ???? ? ??? ?式中,N为系统的前向通道中串联积分环节的个数,称为系统的类型:当N=0 时,系统称为 0型系统;当 N=1 时,系统称为 1型系统; N=2 则为 2型系统。依此类推。由上式可知,系统误差不仅与其结构(系统类型 N )及其参数(增益 K)有关,而且也与其输入信号 R(s) 的大小有关。由于典型输入信号 1 )!1( 1)( ??? qtq tr 的Laplace 变换形式为 qs sR 1)(?,从 e ss 的表达式中可以得知,系统结构(类型)和参数(增益)一定时,输入信号幂次数q越高,稳态误差越大,即系统跟踪输入信号越难;而输入信号一定时(即幂次数 q一定) ,系统类型越高跟踪输入信号的能力越强;在输入信号幂次与系统类型相同时,系统的稳态误差为非零的常数,此时系统前向通道的增益越大,稳态误差值越小。表12-1 表示了系统类型、增益、信号幂次与稳态误差的关系表12-1 线性系统的稳态误差 INPUT R(s) System type 0123 10000 1/s'1 1K? 000 1/s 2∞' 1K 00 1/s 3∞∞' 1K 0 、参数及输入信号的关系: ①