控制工程实验报告.docx

Hefei University of Technology
《控制工程基础》
实验报告
学院
机械与汽车工程学院
姓名
学号
专业班级
机械设计制造及其自动化13-7班
2015年 12 月 15 日
自动控制原理实验
• 1、线性系统的时域分析
•
实验要求
1、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。
二、实验原理(典型环节的方块图及传递函数)

典型环节名称
方块图
传递函数
比例
(P)
积分
(I)
比例积分
(PI)
比例微分
(PD)
惯性环节
(T)
比例积分微分(PID)
三、实验内容及步骤
在实验中欲观测实验结果时,可用普通示波器,也可选用本实验机配套的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器,只要运行LABACT程序,选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究实验项目,再选择开始实验,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器(B3)单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。
观察比例环节的阶跃响应曲线
典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1=100K、200K来改变比例参数。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路
实验步骤: 注:“SST”不能用“短路套”短接!
(1)将信号发生器(B1)中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入(Ui)
(2)安置短路套、联线,构造模拟电路:
(a)安置短路套
模块号
跨接座号
1
A1
当反馈电阻R1=100K时
当反馈电阻R1=200K时
S4,S7
S4,S8
2
A6
S2,S6
(b)测孔联线
1
信号输入(Ui)
B1(0/+5V) →A1(H1)
2
运放级联
A1(OUT)→A6(H1)
(3)虚拟示波器(B3)的联接:示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT(Uo)。
注:CH1选“X1”档。时间量程选“x4”档。
(4)运行、观察、记录:
按下信号发生器(B1)阶跃信号按钮时(0→+5V阶跃),用示波器观测A6输出端(
Uo)的实际响应曲线Uo(t),且将结果记下。改变比例参数(改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1),重新观测结果,其实际阶跃响应曲线见表3-1-1。
观察惯性环节的阶跃响应曲线
典型惯性环节模拟电路如图3-1-2所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C =1uf、2uf来改变时间常数。

图3-1-2 典型惯性环节模拟电路
实验步骤: 注:“S ST”不能用“短路套”短接!
(1)将信号发生器(B1)中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入(Ui)
(2)安置短路套、联线,构造模拟电路:
(a)安置短路套
模块号
跨接座号
1
A1
当反馈电容C=1uf时
当反馈电容C=2uf时
S4,S8,S10
S4,S8,S10,S11
2
A6
S2,S6
(b)测孔联线
1
信号输入(Ui)
B1(0/+5V) →A1(H1)
2
运放级联
A1(OUT)→A6(H1)
(3)虚拟示波器(B3)的联接:示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT(Uo)。
注:CH1选‘X1’档。时间量程选‘x4’档。
(4)运行、观察、记录:
按下信号发生器(B1)阶跃信号按钮时(0→+5V阶跃),用示波器观测A6输出端(Uo)的实际响应曲线Uo(t),且将结果记下。改变时间常数(改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C),重新观测结果, 其实际阶跃响应曲线见表3-1-1。
观察积分环节的阶跃响应曲线
典型积分环节模拟电路如图3-1-3所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。
图3-1-3 典型积分环节模拟电路
实验步骤:
(1)为了避免积分饱和,将函数发生器(B5)所产生的周期性方波信号(OUT),代替信号发生器(B1)中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入(Ui):
(B5)中的插针‘S ST’用短路套短接。
(阶跃信号)。
“调宽”旋钮调节,信号幅度由“调幅”旋钮调节,
以信号幅值小,信号周期较长比较适宜(,)。
(2)安置短路套、联线,构造模拟电路:
(a)安置短路套
模块号
跨接座号
1
A1
当反馈电容C=1uf时
当反馈电容C=2u