1、自动控制原理实验室,自动控制原理实验,自动控制原理实验,一. 典型线性环节,二. 二阶系统阶跃响应,三. 二阶系统频率响应,四. 线性系统稳定性研究,实验一 典型线性环节,一 实验目的:1.学习典型线性环节的模拟方法;2.研究阻、容参数对典型性环节阶跃响应的影响 二、实验设备:XMN-2型机; CAE98; 万用表。,实验一 典型线性环节,三 实验内容: 1、比例（P）环节：其方块图如图1-1A所示。,实验一 典型线性环节,其传递函数为：,(1-1),其中: K=R1/R0 当输入为单位阶跃信号,即Ui(t)=1(t)时,Ui(s)=1/S。则由式（1-1）得到Uo(S)=K 所以输出响应为
2、Uo(t)=K (t0) (1-2),实验一 典型线性环节,2、 积分环节：其方块图如图1-2A所示。,分别使Ri=1M,Rf=510K; Ri=1M,Rf=1M;在输入阶跃信号情况下,记录阶跃响应曲线.,实验一 典型线性环节,其传递函数为:,其中: T=R0C.当输入为单位阶跃信号，即Ui(t)=1(t)时,Ui(s)=1/S。则由式（1-5）得到Uo(S)=所以输出响应为,(1-3),(1-4),(1-5),实验一 典型线性环节,分别使Ri=1M,Cf=0.1; Ri=1M,Cf=1;在输入阶跃信号情况下,记录阶跃响应曲线.,实验二 二阶系统阶跃响应,一 实验目的 1. 学习二阶系统阶跃响
3、应曲线的实验测试方法； 2. 研究二阶系统的两个重要参数、对阶跃瞬间态响应指标的影响； 二 实验设备 1自控原理学习机XMN 一台; 2计算机（CAE软件）一台； 3万用表 一个。,实验二 二阶系统阶跃响应,三 实验内容典型二阶系统方块图如下:,其闭环传递函数：WB(s)=,实验二 二阶系统阶跃响应,模拟电路图为：,结果,实验二 二阶系统阶跃响应,四 实验步骤：1.调整Rf=40K,使K=0.4(即=0.2)；取R=1M,C=0.47, 使T=0.47秒（Wn=1/0.47），加入阶跃扰动X(t)=2(t)V,记录阶跃响应曲线，记作；2. 保持=0.2不变，阶跃扰动不变，取R=1M,C=1.0
4、，使T=1.0秒（Wn=1/1.0），记录阶跃响应曲线，记作；3. 保持Wn=1/1.0不变、阶跃扰动不变，调整Rf=80K,使K=0.8(即=0.4)，记录阶跃响应曲线，记作；4. 保持Wn=1/1.0不变、阶跃扰动不变，调整Rf=100K,使K=1.0(即=1.0)，记录阶跃响应曲线，记作；,实验三 二阶系统频率响应,一 实验目的 1.学习频率特性的实验测试方法； 2.掌握根据频率响应实验结果绘制Bode图的方法 3.根据实验结果所绘制的Bode图，分析二阶系统的主要动态特性（Mp，ts）,实验三 二阶系统频率响应,二 实验设备1自控原理学习机XMN 一台;2计算机（CAE软件）一台；3万
5、用表 一个。,实验三 二阶系统频率响应,三 实验内容 典型二阶系统方块图无阻尼自然频率 ， 阻尼比,实验三 二阶系统频率响应,其闭环频率响应为 其中： =,=,实验三 二阶系统频率响应,模拟电路图为：,实验三 二阶系统频率响应,四 实验步骤1.选定R，C，Rf值，使，=0.2；2.用CAE98的正弦波作为系统的输入信号，即x(t)=XSint，稳态时其响应为 y(t)=Ysin(t+)；3.改变输入信号的频率，使角频率分别等于（或接近等于）0.2，0.4，0.6，0.8，0.9，1.0，1.2，1.4，1.6，2.0，3.0rad/s，稳态时，记录屏幕显示的正弦输入x(t)=XSint和正弦输
6、出响应y(t)=Ysin(t+) 。记录曲线序号依次记作:,实验三 二阶系统频率响应,4.按下述表格整理实验数据：5. 完成实验报告:根据上述表格所整理出的实验数据，在半对数坐标纸上绘制Bode图，标出Mr.,实验四 线性系统稳定性研究,一、 实验目的:1 研究线性系统的开环放大系数K对稳定性的影响。2研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。 二 、实验设备1自控原理学习机XMN 一台;2计算机（CAE软件）一台；3万用表 一个。,实验四 线性系统稳定性研究,三、 实验内容:系统模拟电路如下图所示：,实验四 线性系统稳定性研究,系统模拟电路的结构图为：其中K1=2；K2= ；K3= ；K=K1
7、*K2*K3T1=1M*Cf1;T2=1M*Cf2;T3=1M*Cf3,实验四 线性系统稳定性研究,1取C1=C2=C3=0.47uF，求该三阶系统的临界开环比例系数Kj1，方法如下： （1）电位器Rw置于最大（470K）。 （2）加入Xr=0.5v的阶跃输入信号。 （3）调整Rw使系统输出Xc呈等幅振荡。 （4）保持Rw不变，断开反馈线，维持输入幅值不变（输入单阶跃信号），测取系统开环输出值Xck。则：Kj1=Xck/Xr,实验四 线性系统稳定性研究,2系统的开环放大系数K对稳定性的影响。 （1）适当调整Rw，观察K增大；K减小时的系统响应曲线。 （2）记录当K=0.5Kj1时的系统响应曲线。 （3）记录当K=1.25Kj1时的系统响应曲线。 3验证时间常数错开原理。 取T=0.47秒，T1=T/n；T2=T；T3=nT。 (1) 求取该系统在n=2时的临界开环放大系数Kj2，记录此时的系统响应曲线。 (2) 记录该系统在n=5；K=Kj2时的系统响应曲线。 (3) 记录该系统在n=1；K=Kj2时的系统响应曲线。,
