南理工 機械院 控制工程基礎實驗報告

實驗1模擬控制系統(tǒng)在階躍響應下的特性實驗一、實驗目的根據(jù)等效仿真原理,利用線性集成運算放大器及分立元件構成電子模擬器，以干電池作為輸入信號，研究控制系統(tǒng)的階躍時間響應。謝謝閱讀二、實驗內容研究一階與二階系統(tǒng)結構參數(shù)的改變，對系統(tǒng)階躍時間響應的影響。感謝閱讀三、實驗結果及理論分析一階系統(tǒng)階躍響應電容值1uF，階躍響應波形：電容值2.2uF，階躍響應波形：電容值4.4uF,階躍響應波形:一階系統(tǒng)階躍響應數(shù)據(jù)表電容值穩(wěn)態(tài)終值Uc（∞）（V）時間常數(shù)T(s)（uF）理論值實際值理論值實際值1.02.872.900。510.502.22。872。901。021.074.42.872。902.242.06元器件實測參數(shù)Ur=—2.87VRo=505k?R1=500k?R2=496k?其中誤差原因分析：①電阻值及電容值測量有誤差；②干電池電壓測量有誤差；③在示波器上讀數(shù)時產(chǎn)生誤差；④ 元器件引腳或者面包板老化，導致電阻變大;⑤電池內阻的影響輸入電阻大小。⑥ 在C=4。4uF的實驗中，受硬件限制，讀數(shù)誤差較大。精品文檔放心下載二階系統(tǒng)階躍響應阻尼比為0。1，階躍響應波形：阻尼比為0.5，階躍響應波形：阻尼比為0。7，階躍響應波形：阻尼比為1.0，階躍響應波形：二階系統(tǒng)階躍響應數(shù)據(jù)表Rw（?）峰值時間Uo（tp)調整時間穩(wěn)態(tài)終值超調（％）震蕩次數(shù)謝謝閱讀tp（s）(V)ts（s）Us（V)MpN0.1454k0。34.82。82.9562.760。552.9k0.43。30.52。9511.910.724。6k0.43.00.32.922。711。02.97k1。02.981。02.9800四、回答問題為什么要在二階模擬系統(tǒng)中設置開關K1和K2，而且必須同時動作？感謝閱讀答:K1的作用是用來產(chǎn)生階躍信號，撤除輸入信后,K2則是構成了C2的放電精品文檔放心下載回路。當K1一旦閉合（有階躍信號輸入），為使C2不被短路所以K2必須斷開，精品文檔放心下載否則系統(tǒng)傳遞函數(shù)不是理論計算的二階系統(tǒng).而K1斷開后，此時要讓C2盡快放謝謝閱讀電防止燒壞電路，所以K2要立即閉合。為什么要在二階模擬系統(tǒng)中設置F3運算放大器？答：反相電壓跟隨器。保證在不影響輸入和輸出阻抗的情況下將輸出電壓傳遞到輸入端，作為負反饋。謝謝閱讀實驗2模擬控制系統(tǒng)的校正實驗一、實驗目的了解校正在控制系統(tǒng)中的作用。二、實驗內容設計一個串聯(lián)校正裝置來改善系統(tǒng)性能，使其滿足指定的指標要求。感謝閱讀三、實驗結果及理論分析系統(tǒng)校正前輸出波形:校正前二階系統(tǒng)數(shù)據(jù)表峰值時間Uo(tp）調整時間ts穩(wěn)態(tài)終值超調(%）震蕩次數(shù)Ntp（s）（V)（s）Us（V)Mp測量數(shù)值0。64。43.62.950.74元器件參數(shù)R1=98。2k?,R2=98。7k?,R3=98.5k?,R4=97.8k?，R5=98.8k?R6=506k?，R7=100k?，R8=234k?，R9=98。8k?C1=1。08uF，C2=1.10uF，C3=1。2.87uF理論數(shù)值0.54。63。52.9604系統(tǒng)校正后輸出波形：校正后二階系統(tǒng)數(shù)據(jù)表峰值時間Uo（tp）調整時間ts穩(wěn)態(tài)終值超調（％）震蕩次數(shù)Ntp(s）(V)（s)Us（V）Mp測量數(shù)值0。23。10。32.926.21系統(tǒng)校正后，達到穩(wěn)態(tài)的時間大大縮短,而且振蕩過程中超調量也變得很小，總之，系統(tǒng)校正后穩(wěn)定性大大提高。精品文檔放心下載四、回答問題校正前系統(tǒng)的輸出為何與輸入反相？答：因為校正前輸入信號經(jīng)過了三個放大器，而且每次都是從放大器負引腳感謝閱讀輸入，所以每經(jīng)過一次信號反相一次，三次之后輸出信號正好與輸入信號反相。精品文檔放心下載或者說，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中還有一個“－”.校正后的系統(tǒng)電模擬線路原理圖中F5的作用是什么？感謝閱讀答：反相電壓跟隨器。保證在不影響輸入和輸出阻抗的情況下將輸出電壓傳遞到輸入端,作為負反饋。感謝閱讀實驗3模擬一階系統(tǒng)頻率特性測試實驗一、實驗目的學習頻率特性的測試方法，根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，繪制一階慣性環(huán)節(jié)的開環(huán)Bode圖,并求取系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)感謝閱讀二、實驗內容利用頻域法的理論,有一階系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性分析其閉環(huán)系統(tǒng)的特性。謝謝閱讀三、實驗結果及理論分析頻率特性數(shù)據(jù)記錄表設計頻率值20405060708090100110120150（Hz）實測頻率值20。40。49。59.8170。79。90.09100。110。120.2150。（Hz）2888959262264輸峰—1.881.961。962。002.002。002.002。002。002.002.00入峰值（V)周期49。24。20。16.7614。12.5611。10.029。608。306。65T3650101208輸峰-峰6。163。643.002。602。202。001。761。601。481.321.08出值（V）相移7。204.804.003.503.002。702。402.202。101.901。50頻幅頻3。281.861.531。301.101.000.880。800。740.660.54率特相頻-52.5-70。5-71。6————-79。0——-81.2性75.176.477.377.978。782。4元件實測參數(shù)R1=9。91(K)R2=9。91(K)R3=9.91（K）R4=10。16（K）R6=10.12(K）R7=9。86（K）R8=51.8(K）C1=1。04（F）理幅頻3.151.851。551.311。121.000.890.800。730.670.54論計相頻-51。8—-72。3—-77。3-78。6—-80.9-81.8——算68.775。079.982。483。9幅頻特性曲線：相頻特性曲線結果分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分別繪制系統(tǒng)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線。與理論曲線對精品文檔放心下載比可以發(fā)現(xiàn):幅頻特性曲線與理論曲線比較接近，相頻特性曲線與理論曲線有一感謝閱讀定偏差.分析誤差原因，有以下幾種可能:①在示波器屏幕上的讀數(shù)精度低，讀數(shù)的誤差較大；②阻容元件不是完全的理想模型，真實相頻曲線和理論相頻曲線有偏差。謝謝閱讀③電路中有噪聲干擾。實驗4數(shù)字伺服系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)的演示實驗一、實驗目的通過對計算機控制的電液伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)(小功率電機控制系統(tǒng))的介紹，使學生了解控制理論的工程實際應用.精品文檔放心下載二、實驗內容通過兩套實際系統(tǒng)的演示、講