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《自控原理實驗》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、重慶郵電大學自動化學院自動控制原理實驗單位：自動化學院學生姓名：學號：學生姓名：學號：專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：線性系統(tǒng)的校正實驗目的：1.掌握系統(tǒng)校正的方法，重點了解串聯(lián)校正。2.根據(jù)期望的時域性能指標推導出二階系統(tǒng)的串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。實驗設(shè)備?PC機一臺，TD-ACC+教學實驗系統(tǒng)一套。實驗原理及內(nèi)容?所謂校正就是指在系統(tǒng)中加入一些機構(gòu)或裝置?(其參數(shù)可以根據(jù)需要而調(diào)整)，使系統(tǒng)特性發(fā)生變化，從而滿足系統(tǒng)的各項性能指標。按校正裝置在系統(tǒng)中的連接方式，可分為：串聯(lián)校正、反饋校正和復合控制校正三種。串聯(lián)校正是在主反饋回路之內(nèi)采用的校正方式，串聯(lián)
2、校正裝置串聯(lián)在前向通路上，一般接在誤差檢測點之后和放大器之前。本次實驗主要介紹串聯(lián)校正方法。1.原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖及性能指標對應的模擬電路圖由圖可知系統(tǒng)開環(huán)傳函：，系統(tǒng)閉環(huán)傳函：系統(tǒng)的特征參量：ωn＝?6.32,?ξ＝?0.158系統(tǒng)的性能指標：Mp＝60％，tS＝4s，靜態(tài)誤差系數(shù)Kv＝20?(1/s)2．期望校正后系統(tǒng)的性能指標?要求采用串聯(lián)校正的方法，使系統(tǒng)滿足下述性能指標：?Mp≤25％，tS≤1s，靜態(tài)誤差系數(shù)Kv≥20?(1/s)3．串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的理論推導由公式得：ξ≥0.4，ωn≥10，設(shè)校正后的系統(tǒng)開環(huán)傳函為：由期望值得：，則K≥20。校正
3、后系統(tǒng)的閉環(huán)傳函為：取ξ＝0.5，則T?＝0.05s，ωn＝20滿足ωn≥10，得校正后開環(huán)傳函為：因為原系統(tǒng)開環(huán)傳函為：，且采用串聯(lián)校正，所以串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳函為：加校正環(huán)節(jié)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖為：對應的模擬電路圖：見圖1.3-4實驗步驟?1.?將信號源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個運放單元均設(shè)置了鎖零場效應管，所以運放具有鎖零功能。將開關(guān)分別設(shè)在“方波”檔和“500ms～12s”檔，調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V，周期為10s左右。?2．測量原系統(tǒng)的性能指標。?(1)?按圖1.3-2接線。將1中的
4、方波信號加至輸入端。?(2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表筆測量輸入端和輸出端。計算響應曲線的超調(diào)量MP和調(diào)節(jié)時間tS。?3.?測量校正系統(tǒng)的性能指標。?(1)?按圖1.3-4接線。將1中的方波信號加至輸入端。?(2)?用示波器的“CH1”和“CH2”表筆測量輸入端和輸出端。計算響應曲線的超調(diào)量MP和調(diào)節(jié)時間tS，是否達到期望值，若未達到，請仔細檢查接線?(包括阻容值)。實驗現(xiàn)象分析：下面列出未校正和校正后系統(tǒng)的動態(tài)性能指標。實驗結(jié)果：校正前：校正后：典型非線性環(huán)節(jié)?本次實驗以運算放大器為基本單元，在輸入端和反饋網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置相應元件?(穩(wěn)壓管、二級管
5、、電阻和電容)?組成各種典型非線性的模擬電路，來模擬實際系統(tǒng)中常見的繼電、飽和、死區(qū)、間隙等典型的非線性特性，并對典型非線性特性進行詳細的理論分析和實驗研究，從而為非線性系統(tǒng)的研究打下良好的基礎(chǔ)。實驗目的?1．熟悉各典型非線性環(huán)節(jié)的理論分析。?2．了解典型非線性環(huán)節(jié)的輸入、輸出在X_Y坐標上的曲線，并通過實驗測量來和理論曲線進行對比分析。實驗設(shè)備?PC機一臺，TD-ACC+教學實驗系統(tǒng)一套。實驗原理及內(nèi)容?1．繼電特性?(1)?模擬電路圖圖中雙向穩(wěn)壓二極管在實驗裝置中由兩只單向的5.1V的穩(wěn)壓二極管負極對接而成。?(2)將輸入、輸出電壓在X_Y坐標上的實
6、際測量曲線與理論響應曲線做對比并予以分析。圖4.1-2中M值等于雙向穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值。2．飽和特性?(1)?模擬電路圖：將圖4.1-1中的?(b)?部分用圖4.1-3代替。(2)?輸入、輸出電壓在X_Y坐標上的實際測量曲線與理論響應曲線對比及分析。理想飽和特性圖中特性飽和值等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，斜率K等于前一級反饋電阻值與輸入電阻之比，即：?K?=?R1/R?3．死區(qū)特性?(1)?模擬電路圖(2)?將輸入、輸出電壓在X_Y坐標上的實際測量曲線與理論響應曲線做對比并予以分析。圖4.1-6中特性的斜率K為：，式中R2的單位K?，且R2?=?R1?(實際Δ還應考慮
7、二極管的壓降值)。4．間隙特性?(1)?模擬電路圖(2)?將輸入、輸出電壓在X_Y坐標上的實際測量曲線與理論響應曲線做一對比并予以分析。見圖4.1-8間隙特性如上圖所示，圖中空間特性的寬度Δ?(OA)為：式中R2的單位為K??，且R1?=?R2。特性斜率為：實驗步驟?1．準備：將信號源單元的“ST”插針和“＋5V”插針用“短路塊”短接。?2．實驗步驟?(1)?按圖4.1-1接線，圖中的?(a)?和?(b)?之間的虛線處用導線連接好?(a中的＋5V與Z、－5V與X之間分別用短路塊短接)。?(2)?將“CH1”和“CH2”路表筆分別接至模擬電路中的輸入端?(
8、Ui)?和輸出端?(Uo)，打開集成軟件中的X_Y測量窗口，開始測量。?(3)?
