自動控制實驗時域響應(yīng)動態(tài)測試

北京航空航天大學(xué)動控制原理實驗報告、二階系統(tǒng)的電子模擬與動態(tài)響應(yīng)測試院系：宇航學(xué)院

探測制導(dǎo)與控制技術(shù)

班級：121514

學(xué)號：12151059

姓名：張立新、二階系統(tǒng)的電子模擬及時域響應(yīng)的動態(tài)測試一、實驗?zāi)康牧私庖?、二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)及其性能指標與系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系學(xué)習(xí)在電子模擬機上建立典型環(huán)節(jié)系統(tǒng)模型的方法。學(xué)習(xí)階躍響應(yīng)的測試方法。二、實驗內(nèi)容建立一階系統(tǒng)的電子模型,觀測并記錄在不同時間常數(shù)T時的躍響應(yīng)曲線，并測定其過渡過程時間TS。建立二階系統(tǒng)的電子模型，觀測并記錄在不同阻尼比Z時的躍響應(yīng)曲線，并測定其超調(diào)量o%及過渡過程時間TS。三、實驗原理1、一階系統(tǒng)模擬運算電路如圖1-1所示：RiUi°RiUi°——二圖1-1由圖IT得Ui（s）R2CS+1T5+1實驗當中始終取R=R，則K=1,T=RC,去不同的時間常數(shù)T212分別為0.25、0.5、1，記錄不同時間常數(shù)下階躍響應(yīng)曲線，測量并記錄其過渡過程時間T,s2、二階系統(tǒng)①⑸3= ___.其傳遞函數(shù)為令en二令en二1弧度/秒，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示：根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，建立的二階系統(tǒng)模擬線路如圖1-3所示：圖1—3取R2C1=1,R3C2=1,則手==二以及：=壬―Z取不同的值Z=0.25,Z=0.5,z=1,觀察并記錄階躍響應(yīng)曲線,測量超調(diào)量o%,計算過渡過程時間Ts四、實驗參數(shù)設(shè)定1、一階系統(tǒng)取R2=R1分別為0.25k、0.5k、1k。C=1#F2、二階系統(tǒng)取R1=100k，R2=R3=1M，C2二C1=1時五、實驗步驟熟悉HHMNT型電子模擬機的使用方法，將各運算放大器接成比例器,通電調(diào)零。按照實驗說明書上的條件和要求,計算電阻和電容的取值,按照模擬線路圖搭接線路,不用的運算放大器接成比例器。將D/A1與系統(tǒng)輸入端U連接，將A/D1與系統(tǒng)輸出端U連接（此處iO連接必須謹慎，不可接錯）。線路接好后，經(jīng)教師檢查后再通電。進入“MATLAB”，在命令行處鍵入“autolab〃進入實驗軟件系統(tǒng)。5．在系統(tǒng)菜單中選擇實驗項目，選擇“實驗一”，在窗口左側(cè)選擇“實驗?zāi)Ｐ汀?，其它步驟察看3.2節(jié)內(nèi)容。6．觀測實驗結(jié)果，記錄實驗數(shù)據(jù)，繪制實驗結(jié)果圖形，填寫實驗數(shù)據(jù)表格，完成實驗報告。六、實驗圖形一階系統(tǒng)2、T=0.5

二階系統(tǒng)1、g=0.252、g=0.53、C=1七、實驗數(shù)據(jù)一階系統(tǒng)T/s0.250.51R2/Q250K500K1Mc/mf1pf1pfIpfTs實測/s0.731.623.22Ts理論/s0.751.53二階系統(tǒng)0.250.51.0R4/Q2M1M500KC2/pF1pf1pf1pfa%實測43.50%16.67%0.24%a%理論44.43%16.30%0Ts實測11.615.975.05Ts理論1474.75說明：1.0<Z<1，為欠阻尼二階系統(tǒng)。超調(diào)量理論計算公式b超調(diào)量理論計算公式b%=e一庇八1一匚2x100%,b%二 ^-srX100%實際計算公式 yss 。3.53.5Ts= =采用近似公式計算調(diào)節(jié)時間， 3”匚（此系統(tǒng)中①”=1rad/s）。Z=1時，為臨界阻尼二階系統(tǒng)。Ts二4.75二4.75調(diào)節(jié)時間°n （此系統(tǒng)中①”=1rad/s）,超調(diào)量b%二°。八、誤差分析實驗中的測量儀器的精度問題會帶來一定的誤差。電容電阻的實際值與理論值存在一定的差異，因此實際電路與理論電路也不完全一致。實驗的一些值的計算由經(jīng)驗公式得出，不完全準確。九、實驗結(jié)論對一階系統(tǒng)，調(diào)節(jié)時間Ts隨時間常數(shù)的增加而增加，無超調(diào)量。說明：一階系統(tǒng)的快速性隨時間常數(shù)增大而降低；一階系統(tǒng)平穩(wěn)性好，準確度較低。對二階系統(tǒng)，調(diào)節(jié)時間Ts先隨阻尼比Z的增大而減小，對5%公差帶,0.85后