《自動控制原理》實驗指導(dǎo)書3

1、自動控制原理實驗指導(dǎo)書劉利賢韓兵欣編著石家莊鐵道學院電氣工程分院目錄實驗一、典型線性環(huán)節(jié)的模擬 1實驗二、二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 5實驗三、根軌跡實驗 7實驗四、頻率特性實驗 10實驗五、控制系統(tǒng)設(shè)計與校正實驗 15實驗六、控制系統(tǒng)設(shè)計與校正計算機仿真實驗 17實驗七、采樣控制系統(tǒng)實驗 19實驗八、典型非線性環(huán)節(jié)模擬 21實驗九、非線性控制系統(tǒng)分析 24實驗十、非線性系統(tǒng)的相平面法 26實驗一、典型線性環(huán)節(jié)的模擬、實驗?zāi)康模?、學習典型線性環(huán)節(jié)的模擬方法。2、研究電阻、電容參數(shù)對典型線性環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的影響。、實驗設(shè)備：1、XMN-2型實驗箱；2、LZ2系列函數(shù)記錄儀；3、萬用表。、實驗內(nèi)容：1、比

2、例環(huán)節(jié)：R(s)r(t) 上Rfop1模擬電路c(t)0方塊圖圖中：Kp=空Ri分別求取 Ri=1M，Rf=510K，（ Kp=0.5）；Ri=1M，Rf=1M，（ Kp=1）；Ri=510K，Rf=1M，（ Kp=2）；時的階躍響應(yīng)曲線。2、積分環(huán)節(jié)：CfR(s)1C(s)TiSRir(t) F坐）方塊圖JT +RpT模擬電路圖中：Ti=RCf分別求取 Ri=1M，Cf=Vi, ( Ti=1s);Ri=1M，Cf=4.7*(Ti=4.7s););Ri=1M , Cf=10 i, （ Ti=10.0s）; 時的階躍響應(yīng)曲線。3、比例積分環(huán)節(jié)：CfR(s)K (1 呂)C(s)r(t)Rir-R

3、fO p 3c(t)Rp2#方塊圖模擬電路圖中：Kp =豈；Ti=RfCfRi分別求取 Ri=Rf=1M，Cf=4.7I，（ Kp=1，Ti=4.7s）;Ri=Rf=1M，Cf=1OI，（ Kp=1，Ti=10s）；Ri=2M， Rf=1M， Cf=4.7.!_， （ Kp=0.5，Ti=4.7s）；時的階躍響應(yīng)曲線。4、比例微分環(huán)節(jié)：R(s)Td s +1 KdC(s)K pTf s 十1jR2r(t)o-r-l-工Cc(t)+QRfR1RpO p 3T#模擬電路圖中：KpJfJ； TdR2 : C ； Tf=R2CR iRt+Rf方塊圖分別求取 Ri=Rf=R1=R2=1M , c=2I,

4、 ( Kp=2, Td=3.0s);Ri=2M , Rf=R1=R2=1M , Cf=2 l, ( Kp=1 , Td=3.0s);Ri=2M , Rf=R1=R2=1M , Cf=4.7 -l, (Kp=1 , Td=7.05s); 時的階躍響應(yīng)曲線。5、比例積分微分環(huán)節(jié)：R(s)11 + +TdS Kp TsC(s)i11 +TfS方塊圖Rf R, R_, -.-R2 C+-；=(Rf+Ri)Cf+(R什R2)C;R iR iC f(R-R- +R-Rf +R-Rf )CfC ； T =R CR- Rf CfR- R- C ； f=-圖中：KpTd求取 R=4M , Rf=R-=R-=1M

5、 , C=Cf=4.7l, ( Kp=1 , Ti=18.8s, Td=3.525s)時的階躍響 應(yīng)曲線。6、一階慣性環(huán)節(jié)：RfR(s)-kC(s)Ts+1Rpop1模擬電路方塊圖圖中：K送；T=RfCf分別求取 Ri=Rf=1M，Cf=rI,（ K=1，T=1s）； Ri=Rf=1M，Cf=4.7 I，（ K=1，T=4.7s）；Ri=510K，Rf=1M，Cf=4.7 （ K=2，T=4.7s）； 時的階躍響應(yīng)曲線。四、實驗結(jié)果記錄上述實驗曲線。五、實驗結(jié)果分析1、對給定的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算階躍響應(yīng)；2、將實驗結(jié)果與計算結(jié)果對照，對實驗的滿意度進行分析；3、根據(jù)電路參數(shù)分析計算系統(tǒng)響應(yīng)，與

6、實驗數(shù)據(jù)對照分析測試誤差原因；4、提高精度的方法和措施（或建議） ；5、實驗體會。六、思考題1、設(shè)計一個能滿足 e1+e2+e3=e 運算關(guān)系的實用加法器；2、一階慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可視為積分環(huán)節(jié)；在什么條件可視為比例環(huán)節(jié)？3、如何設(shè)置必要的約束條件，使比例微分環(huán)節(jié)、比例積分微分環(huán)節(jié)的參數(shù)計算工作 得以簡化？4實驗二、二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)、實驗?zāi)康模?、學習二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的實驗測試方法。2、 研究二階系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)、n對階躍瞬態(tài)響應(yīng)指標的影響。 、實驗設(shè)備：1、XMN-2型實驗箱；2、LZ2系列函數(shù)記錄儀；3、萬用表。、實驗內(nèi)容：典型二階系統(tǒng)方塊圖C(s)典型二階系統(tǒng)方塊圖其閉環(huán)傳遞

7、函數(shù)G(s) 3 n 2R(S) S +2屜 nS+孫-.n無阻尼自然頻率；一一阻尼比；T=時間常數(shù)n模擬電路RC(rad/s);運算放大器的運算功能:(op1)-積分I丄,T=RC I Ts丿;(op2)- 積分丨_丄,T =RC1；1 Ts)(op9)反相(-1 )；(op6)/-反相比例 _K,K：RR1 Rfx 2 R1、調(diào)整 Rf=40K，使 K=0.4 ( =0.2);取 R=1M , C=0.47比使 T=0.47 秒(伽=1心47), 加入單位階躍擾動 r(t)=1(t)V，記錄響應(yīng)曲線c(t)，記作。2、 保持=0.2不變，階躍擾動r(t)=1(t)V不變，取 R=1M，C=

8、1.47使T=1.47秒(伽=1/1.47)，加入單位階躍擾動r(t)=1(t)V，記錄響應(yīng)曲線 c(t)，記作。3、保持=0.2 不變，階躍擾動 r(t)=1(t)V 不變，取 R=1M ,C=1.0J使 T=1.0 秒(m=1/1.0)， 加入單位階躍擾動 r(t)=1(t)V，記錄響應(yīng)曲線c(t)，記作。4、保持5=1/1.0不變，階躍擾動r(t)=1(t)V不變，調(diào)整Rf=80K,使K=0.8秒(=0.4), 記錄響應(yīng)曲線c(t)，記作。5、 保持n=1/1.0不變，階躍擾動r(t)=1(t)V不變，調(diào)整Rf=200K，使K=2.0秒(=1.0)， 記錄響應(yīng)曲線c(t)，記作。四、實驗

9、結(jié)果記錄上述實驗曲線。五、實驗結(jié)果分析1、根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算階躍響應(yīng)；2、將實驗結(jié)果與計算結(jié)果對照，對實驗的滿意度進行分析；3、根據(jù)電路參數(shù)分析計算系統(tǒng)響應(yīng)，與實驗數(shù)據(jù)對照分析測試誤差原因；4、 提高精度的方法和措施(或建議)；5、實驗體會。六、思考題1、設(shè)計一個能滿足 e計ez+e3=e運算關(guān)系的實用加法器；2、一階慣性環(huán)節(jié)在什么條件下可視為積分環(huán)節(jié)；在什么條件可視為比例環(huán)節(jié)？3、如何設(shè)置必要的約束條件，使比例微分環(huán)節(jié)、比例積分微分環(huán)節(jié)的參數(shù)計算工作 得以簡化？實驗三、根軌跡實驗、實驗?zāi)康模?、掌握根軌跡的意義；2、掌握控制系統(tǒng)根軌跡的繪制方法。、實驗設(shè)備：1、計算機；2、數(shù)據(jù)采集卡；

10、3、MATLAB 軟件。、實驗內(nèi)容：1、預(yù)備知識一一MATLAB繪制根軌跡命令；建立數(shù)學模型參數(shù)矩陣：numerator=b o,bi,b2, ,b ； denominator=a o,ai,a2, ,a| ；zeropoint=z i,Z2, ,z； poles=p i,p2, ,p ； k=k ；系統(tǒng)傳遞函數(shù)：system=tf(numerator, denominator)=zpk(z,p,k)；繪制開環(huán)系統(tǒng)的零極點圖：z,p=pzmap(system)=pzmap(numerator, denominator)=pzmap(p,z)；繪制閉環(huán)根軌跡命令：r,k=rlocus(syste

11、m)=rlocus (nu merator, denomin ator)= rlocus (nu merator, denomin ator,k)；確定給定一組根的根軌跡增益命令：k,poles=rlocfi nd(system)= rlocfi nd(system,p)=rlocfi nd(nu merator, denomin ator)；2、根據(jù)實際物理系統(tǒng)建立數(shù)學模型；設(shè)數(shù)學模型為G(s) s2 2 nS 3、改變系統(tǒng)參數(shù)繪制系統(tǒng)根軌跡;輸入系統(tǒng)參數(shù)：w= n = 1 ； b= =0.5;建立數(shù)學模型：numerator= $ denominator=1,2* *，n,1 ； G=tf

12、(numerator, denominator)；則1G(s)=24s +s+14、 繪制系統(tǒng)根軌跡，輸入命令：rlocus(G)5、微分二階系統(tǒng)的根軌跡輸入系統(tǒng)參數(shù)：w= n=2； b= =0.5；建立數(shù)學模型：number=2 , 1 ； den=4 , 5, 6 ； G=tf(number,den)；G(s)=2s 124s 5s 6輸入命令：rlocus(G)，制系統(tǒng)根軌跡;6、針對作業(yè)題繪制根軌跡7、記錄根軌跡圖例：繪制單位反饋控制系統(tǒng)G(s)=2s 124s 5s 6的根軌跡。輸入命令：a=2,1;b=4,5,6;g=tf(a,b);rlocus(g);則繪制出的根軌跡如下圖所示。

13、1.5RO Gt： LOCUS-1.8-1.64.4-12/-0.8 GJB -0.4-020Reel Axis5-1.5試繪制如下系統(tǒng)的根軌跡。*kGH (s)s(s +4)* k1、2、GH(s)GH(s)GH(s)s(s 4)(s2 4s 20)*ks2(s 2)(s - 5)* 2k (s 1)(s 2)2四、實驗結(jié)果記錄上述實驗曲線。五、實驗結(jié)果分析1、根據(jù)數(shù)學模型和根軌跡繪制規(guī)則分析計算概略根軌跡，與計算機繪制的根軌跡對 照，分析誤差原因；2、對實驗結(jié)果的滿意度進行分析；3、提高精度的方法和措施（或建議） ；4、實驗體會。六、實驗結(jié)果分析1、給定物理系統(tǒng)對象，即可建立數(shù)學模型；2、

14、只要有系統(tǒng)數(shù)學模型，即可繪制系統(tǒng)根軌跡；3、根據(jù)系統(tǒng)根軌跡可分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)性能指標。10實驗四、頻率特性實驗、實驗?zāi)康模?、學習頻率特性的實驗方測定法；2、 掌握根據(jù)頻率響應(yīng)實驗結(jié)果繪制bode圖方法；3、 根據(jù)實驗結(jié)果所繪制的 Bode圖，分析系統(tǒng)的主要動態(tài)特性（Mp, tj。、實驗設(shè)備：1、XMN-2型自動控制原理實驗箱；2、LZ3系列函數(shù)記錄儀；3、DX5型超低頻信號發(fā)生器；4、萬用表。、實驗內(nèi)容：典型二階系統(tǒng)方塊圖典型二階系統(tǒng)方塊圖其閉環(huán)傳遞函數(shù)2“(S)/(S)=2n2R(S) S +20nS+n-，n無阻尼自然頻率；阻尼比；T=時間常數(shù)灼n閉環(huán)頻率特性Yj)1(2 JJ?n

15、Jn1-1 2 1+ J2t3 令n丿0n丿1其中： n（ rad/s）(op1)積分i -丄,T =RCI Ts)(op2)- 積分.-一,T =RC ;1 Ts丿(op9)反相(-1 )；R(op6)反相比例-K, K -R1 1上.1冬22Ri模擬電路圖c(t)(rad/s);T RC1、選定 R、C、Rf值，使琳=1 ;鼻0.2;2、 使用XD5型超低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦波輸入信號r(t)=Sint穩(wěn)態(tài)時其響應(yīng)c(t)=Ys in( 1+ )；3、 改變輸入信號頻率，使 =0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 0.9, 1.0，1.2，1.4, 1.6，2.0，3.0rad/s；用函

16、數(shù)記錄儀測量輸入r(t)和輸出c(t)。記錄曲線序號依次記作，(11)記錄曲線 序號1f(Hz)co(rad/s)Ag)LW)(dB)(deg)4、 根據(jù)上述表格所整理的實驗數(shù)據(jù)，在半對數(shù)坐標紙上繪制bode圖，標出Mr,5、 根據(jù)所繪制的bode圖分析二階系統(tǒng)的主要瞬態(tài)響應(yīng)指標標出Mp，ts。6、 改變二階系統(tǒng)的-n值或 值，重復(fù)上述步驟3，4， 5， 6。四、繪制系統(tǒng)的頻率特性在MATLAB環(huán)境下建立開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學模型，同系統(tǒng)根軌跡。在MATLAB環(huán)境下繪制開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性。1、繪制連續(xù)系統(tǒng)的幅相(Nyquist曲線)頻率特性曲線。re,im,w=nyq uist(system)= ny

17、q uist (nu m,de n)= nyq uist(system,w)= nyq uist (nu m,de n,w) 繪制坐標網(wǎng)格線命令：grid on去除坐標網(wǎng)格線命令：grid off2、繪制連續(xù)系統(tǒng)的對數(shù)(Bode圖)頻率特性曲線。mag,phrase,w=bode(system)=bode (nu m,de n)= bode(system,w)= bode( nu m,de n,w) 繪制對數(shù)坐標網(wǎng)格線命令：grid on去除坐標網(wǎng)格線命令：grid off3、 繪制連續(xù)系統(tǒng)的尼柯爾斯(Nichols圖)頻率特性曲線。mag,phrase,w=nichols(system)=

18、n ichols (nu m,de n)= n ichols(system,w)= ni chols (nu m,de n,w) 繪制Nichols曲線網(wǎng)格線命令：ngrid on4、在對數(shù)(Bode圖)頻率特性曲線上求增益裕量和相位裕量。gm,pm,wcp,wcg=margi n(system)= margi n(nu m,de n)= margi n( mag,phrase,w)5、結(jié)合作業(yè)題繪制系統(tǒng)的頻率特性。7、記錄系統(tǒng)的頻率特性(Nyquist曲線，Bode圖)例：繪制單位反饋控制系統(tǒng)G(s)二2s 124s 5s 6的開環(huán)幅相頻率特性和對數(shù)頻率特性。輸入命令：a=2,1;b=4,5

19、,6;g=tf(a,b); nyquist(g);則繪制出的開環(huán)幅相頻率特性如下圖 所示。14Nffluist: CJingrsmRtni Axis0fi ft-2 0.2 o.0 93 Ajeuib 叵一輸入命令：a=2,1;b=4,5,6;g=tf(a,b);bode(g);則繪制出的開環(huán)幅相頻率特性如下圖所示。15#試繪制如下系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性和對數(shù)頻率特性。#1、2、kGH (s) s(s +4)kGH (s)廠s(s +4)(s2 +4s +20)*kGH(ss2(s 2)(s 5)16GH (s)二k*(s 1)(s 2)217五、實驗結(jié)果記錄上述實驗曲線。六、實驗結(jié)果分析1、

20、根據(jù)數(shù)學模型和頻率特性繪制規(guī)則繪制概略頻率特性;2、與計算機繪制的頻率特性對照，分析誤差原因；3、對實驗結(jié)果的滿意度進行分析；4、 提高精度的方法和措施（或建議）；5、實驗體會。七、思考題1、 理論計算不同值時的L（J和，并與實驗結(jié)果進行比較。2、能否根據(jù)實驗所得 Bode圖確定一個二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。#實驗五、控制系統(tǒng)設(shè)計與校正實驗、實驗?zāi)康?1、研究校正裝置對系統(tǒng)動態(tài)性能指標的影響;2、學習校正裝置的設(shè)計和實現(xiàn)方法。3、掌握串聯(lián)校正裝置的設(shè)計方法和參數(shù)調(diào)試技術(shù)。、實驗設(shè)備：1、XMN-2型實驗機；2、LZ3系列函數(shù)記錄儀；3、DX5型超低頻信號發(fā)生器;4、萬用表。、實驗內(nèi)容：典型二階系

21、統(tǒng)方塊圖R(s)典型二階系統(tǒng)方塊圖18#其開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=1s(s k)#閉環(huán)傳遞函數(shù)為2國nG(S)= 22s +2 職 nS+n在該系統(tǒng)中加入超前校正裝置，使系統(tǒng)的相位裕量（）_50，增益裕量h_10db,同時保持靜態(tài)速度誤差系數(shù)不變。四、實驗結(jié)果分析1、對給定的被控物理系統(tǒng)，建立數(shù)學模型；2、對給定的被控系統(tǒng)數(shù)學模型，繪制頻率特性；3、根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性可分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)性能指標。五、思考題1、模擬電路19e(t)Ri!CiRiRf-opieo(t)20#能否作為超前校正裝置？試計算其傳遞函數(shù)邑 ?Ei(s)2、若Gc(s).5s 1，能否計算出校正后系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點與之對

22、應(yīng)的0.5s+1#實驗六、控制系統(tǒng)設(shè)計與校正計算機仿真實驗一、實驗?zāi)康模?、研究校正裝置對系統(tǒng)動態(tài)性能指標的影響；2、學習校正裝置的設(shè)計和實現(xiàn)方法。3、掌握串聯(lián)校正裝置的設(shè)計方法和參數(shù)調(diào)試技術(shù)。二、實驗設(shè)備：1、計算機；2、MATLAB 軟件。三、實驗任務(wù)：典型二階系統(tǒng)方塊圖R(s)心 E(s)1C(s)乍 s(s+k )典型二階系統(tǒng)方塊圖其開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=1s(s k)21#閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)s#串聯(lián)校正的目標:1、校正后系統(tǒng)的開環(huán)增益（靜態(tài)速度誤差系數(shù)）#2、 調(diào)節(jié)時間（過度過程時間）ts 1s3、超調(diào)量MpW 25%4、記錄校正前系統(tǒng)的響應(yīng)曲線5、設(shè)計控制系統(tǒng)；6、求校正環(huán)節(jié)的

23、傳遞函數(shù)；7、記錄校正后系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。四、實驗結(jié)果分析1、對給定物理系統(tǒng)，建立數(shù)學模型；2、對被控系統(tǒng)數(shù)學模型，繪制其頻率特性；3、根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)性能指標;4、按照給定的性能指標，設(shè)計校正裝置；5、根據(jù)校正系統(tǒng)模型，仿真出系統(tǒng)的時域響應(yīng)；6、將校正前后的系統(tǒng)進行仿真，分析其性能指標的改善。五、思考題1、模擬電路Rf23#e(t)Ri!CiRiJ1-op1#能否作為超前校正裝置？試計算其傳遞函數(shù)亙團？Ei(s)2、若Gc(s).5S 1，能否計算出校正后系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點與之對應(yīng)的0.5s+1實驗七、采樣控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康模?、理解采樣定理，熟悉采樣控制系統(tǒng)得特

24、點；2、熟悉用計算機仿真對采樣控制系統(tǒng)進行研究得方法；3、熟悉二階采樣控制系統(tǒng)得性能、穩(wěn)定性、暫態(tài)響應(yīng)及其與二階連續(xù)控制系統(tǒng)比較。二、實驗設(shè)備：1、計算機；2、MATLAB 軟件。三、實驗內(nèi)容：在MATLAB得Simulink平臺上構(gòu)造傳遞函數(shù)仿真模型。1、在Sources中選擇信號發(fā)生器 Step；2、選擇典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，拖拽至仿真平臺；3、在Sinks中選擇示波器模型 Scop ；4、連接各個環(huán)節(jié)，構(gòu)造仿真模型；5、對系統(tǒng)進行仿真。四、實驗步驟：1、打開Matlab （在桌面上雙擊 MATLAB 圖標）2、建立仿真模型：在 MATLAB環(huán)境下，打開【file】/new/model。3、

25、在模型（model）窗口，打開模型庫，即打開【view】/library browser4、 打開simulink/continuous找到被控對象，拖拽到model界面。5、在 simulink/discrete 下將零階保持器（zero-order hold ）拖拽到 model 界面。6、 在simulink/math oprations下將求和環(huán)節(jié)（sum）拖拽到 model界面。7、在simulink/source下將階躍信號（step）拖拽到 model界面。8、在simulink/sink下將示波器（scope）拖拽到 model界面。9、 按照圖形連接：將光標移動到相應(yīng)環(huán)節(jié)的輸

26、入/或輸出端，光標變?yōu)槭?，拖動?標，連接相應(yīng)環(huán)節(jié)。10、修改各環(huán)節(jié)參數(shù)：雙擊對應(yīng)環(huán)節(jié)，彈出對話框，在對話框中修改參數(shù)。11、仿真并記錄系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。例如典型二階采樣控制系統(tǒng)仿真模型為oScope改變采樣周期T,觀察實驗結(jié)果。T=0.1s 時；T=0.2s 時；T=0.4s 時；T=0.6s 時；T=0.8s 時；T=1s 時五、實驗結(jié)果分析1、采樣周期T的大小對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定響應(yīng)；2、 對連續(xù)二階采樣控制系統(tǒng)，采樣周期T越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差;3、采樣周期T越大，系統(tǒng)輸出越接近連續(xù)控制系統(tǒng)。2425實驗八、典型非線性環(huán)節(jié)模擬、實驗?zāi)康模?、學習運用自動控制原理學習機實現(xiàn)非線性環(huán)節(jié)的方

27、法;2、分析典型非線性環(huán)節(jié)的輸入一一輸出特性。、實驗設(shè)備：1、XMN-2自動控制原理實驗箱；2、LZ-200函數(shù)記錄儀3、萬用表。、實驗內(nèi)容：1、死區(qū)非線性特性：模擬電路見圖1所示。#輸入/輸出特性曲線見圖2所示；RR死區(qū)非線性特征值：也=Ec -二-EcR2R1放大區(qū)斜率:RfRf1） 變死區(qū)非線性特征值，使厶=10V，5V ,1.5V，觀察并記錄輸入/輸出特性曲線。2）改變放大區(qū)斜率 k，觀察并記錄輸入/輸出特性曲線。2、飽和非線性特性模擬電路見圖3RR死區(qū)非線性特征值：_s吧2 EeEc& R3R放大區(qū)斜率：kFRfR2 / RfR4 / Rf限幅區(qū)斜率：k 2- , k 4-RfRf3

28、、 改變飽和非線性特征值 s,使s=9V , 6V , 2.25V，觀察并記錄輸入/輸出特性曲線。4、改變斜率k，觀察并記錄輸入/輸出特性曲線。5、為使限幅區(qū)特性平坦可采用雙向穩(wěn)壓管組成的限幅電路。s=EwEw :穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Rfk - (Rf=Rf+10QRf四、實驗結(jié)果記錄五、實驗結(jié)果分析1、對實驗結(jié)果的滿意度進行分析；2、分析誤差原因；3、 提高精度的方法和措施（或建議）；4、實驗體會。六、思考題1、比較死區(qū)非線性特征值 厶的計算值語實測數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生誤差的原因；2、比較飽和非線性特征值 s的計算值語實測數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生誤差的原因。28實驗九、非線性控制系統(tǒng)分析、實驗?zāi)康模?、研究典型

29、非線性環(huán)節(jié)對線性系統(tǒng)的影響；2、觀察非線性系統(tǒng)的自激振蕩，應(yīng)用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)。、實驗設(shè)備：1、計算機；2、MATLAB 軟件。、實驗內(nèi)容：1、死區(qū)非線性特性對線性系統(tǒng)的影響。具有死區(qū)特性的非線性系統(tǒng)，傳遞函數(shù)見圖1。（1 ）沒有死區(qū)非線性環(huán)節(jié)時（將死區(qū)特性環(huán)節(jié)接成反相器），改變k值，使k=1，2，2.5,觀察并記錄線性系統(tǒng)在輸入階躍信號x作用下，系統(tǒng)呈現(xiàn)穩(wěn)定與不穩(wěn)定動態(tài)過程。（2） 加入死區(qū)非線性環(huán)節(jié)，死區(qū)特征值.=5V，改變k值，使k=1，2.5,觀察并記錄非線性系統(tǒng)在輸入階躍信號x作用下，系統(tǒng)呈現(xiàn)穩(wěn)定與不穩(wěn)定動態(tài)過程，與不加非線性環(huán)節(jié)時的線性系統(tǒng)進行對比分析。（3）死區(qū)特征值 5

30、V，系統(tǒng)不穩(wěn)定時（k=2.5），改變階躍信號x的大小，使x=1V，5V，觀察并記錄非線性系統(tǒng)的動態(tài)過程，分析輸入信號x的大小對死區(qū)特性的非線性系統(tǒng)的影響。（4 ）改變死區(qū)特征值 厶，記錄非線性系統(tǒng)的動態(tài)過程。2、飽和非線性特性對線性系統(tǒng)的影響。2。具有飽和特性的非線性系統(tǒng)，傳遞函數(shù)方塊圖見圖圖2（1 ）沒有飽和非線性環(huán)節(jié)時（將飽和特性環(huán)節(jié)接成反相器），改變k值，使k=0.68，1.5，2,輸入階躍信號x,觀察并記錄線性系統(tǒng)的動態(tài)過程，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2） 加入飽和非線性環(huán)節(jié)，改變k值，使k=0.68，2,輸入階躍信號 X，判斷系統(tǒng)穩(wěn) 定性，當系統(tǒng)出現(xiàn)自激振蕩時，記錄自激振蕩的頻率和幅值，并與理論計算值進行比較。（3） 飽和非線性特征值 s=2.25V，系統(tǒng)不穩(wěn)定時（k=2），改變階躍信號 x的幅度，使 x=1V，5V，記錄非線性系統(tǒng)的動態(tài)過程，分析輸入信號x的大小對飽和特性的非線 性系統(tǒng)的影響。（4 ）輸入信號x=3V，系統(tǒng)不穩(wěn)定時（k=2），改變飽和非線