武大电气自控实验报告.doc

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2016～2017 学年第一学期
"自动控制原理"实验报告
年级：大三班号：1407
：继业**：05
成绩: 教师：玲君
实验×1uF=，TD=R2C1=100k×1uF=)；
假设比例系数 K=、积分时间常数 TI=1s、微分时间常数 TD = 时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C1=1uF、C2=10uF (K=(R1C1+ R2C2)/ R1C2=，TI=R1C2=100k×10uF=1s，TD=R2C1=100k×1uF=)。
比例系数K=2、积分时间常数TI=、微分时间常数TD=：
比例系数K=、积分时间常数TI=1s、微分时间常数TD=：
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比例积分微分环节的传递函数为：
比例系数K的变化，不会影响系统的动态特性，随着K的增加，输出开场幅值是输入信号的K倍；随着的增加，系统输出到达稳态所需时间越长。积分常数越小，说明积分的作用越强烈，在图上表现为斜率更大；微分时间常数越小，微分作用越强烈，图中表现为，当输入有了一个响应后，更快地到达稳定值。
惯性环节
根据惯性环节的电路图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路。
图中后一个单元为反相器，其中 R0=200k。
假设比例系数 K=1、时间常数 T=1s 时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K= R2/R1=1，T=R2C=100k×10uF=1s)；
假设比例系数 K=1、时间常数 T= 时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=1uF(K= R2/R1=1，T=R2C=100k×1uF=)；
通过改变 R2、R1、C 的值可改变惯性环节的放大系数 K 和时间常数 T。
比例系数K=1、时间常数T=1s时：
比例系数K=1、时间常数T=：
惯性环节的传递函数为：
随着T的增加，系统输出到达稳态所需时间越长。惯性环节的时间常数越大代表惯性越大。
实验思考题：
用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件下近似导出的？
答：1〕假定运放具有理想特性，即满足“虚短〞“虚断〞特性。
2〕运放的静态量为零，输入量、输出量和反应量都可以用瞬时值表示其动态变化。
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积分环节和惯性环节主要差异是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？
答：惯性环节的特点是，当输入*(t)作阶跃变化时，输出y(t)不能立刻到达稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y(t)随时间呈直线增长。当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。
在积分环节和惯性环节实验中，如何根据单位阶跃响应曲线的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？
答：在积分环节中，纵坐标K对应的横坐标就是时间常数T；在惯性环节中，在起始点作该店的切线，与y=K相交的点的横坐标就是时间常数T。
为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定误差？
答：因为选择的电子元器件，输入输出曲线,不可能像理论那样的线性，在实验中，运放并不是理想的，假设的2个条件是到处传递函数的前提。。
为什么PD实验在稳定状态时曲线有小围的振荡？
答：PD环节中存在微分环节，而微分环节对偏差敏感。因为输入的信号有噪声，并不是平直光滑的，所以，经过微分后，使得偏差放大，出现小围振荡。
实验二二阶系统的瞬态响应
二阶系统电路图：
闭环传递函数为：
值一定，即取图中C=1uF，R=100k〔此时，值改变：
〔1〕=〔=250K〕：
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〔2〕=〔=〕：
〔3〕=1时〔=50K〕：
=2时〔=25K〕：
值一定，即取图中R=100k，=250K〔此时=〕，值改变：
〔1〕=1时〔C=10uF〕：
〔2〕=10时〔C=1uF〕：
分析：
值一定〔=10〕，随着ζ增大，上升时间增大，超调量变大，调节时间变短，峰值时间变大；
值一定〔=〕，随着ωn增大，自然频率变大，阻尼比变大。
K的变化使得闭环极点位置发生变化，K增大极点垂直远离实轴，超调量σp增大，调节时间ts与