控工實驗指導書

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1、控制工程基礎實驗指導書（機電工程專用書）北方工業(yè)大學機械系2008年12月實驗一低階系統(tǒng)的階躍響應測試2實驗二低階系統(tǒng)的頻率特性測試7附錄1ELVIS簡介14附錄2放大器使用說明23實驗一低階系統(tǒng)的階躍響應測試一、實驗目的1.學習利用運算放大器上建立動態(tài)模型的方法。2.學習采用NIELVIS進行階躍響應測試的方法。3.了解一、二階系統(tǒng)階躍響應的測試方法。實驗設備NIELVIS套件、計算機。實驗運算電路R21、比例環(huán)節(jié)傳遞函數(shù):G(s)二U°(s)U?圖比例環(huán)節(jié)2、一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù):G(s)=~~Ts+其中k=Ht=r2cR3、二階振

2、蕩壞節(jié)傳遞函數(shù)：G（滬務式中：5=R2R4QC2若取“G=0.001RG=0.001,貝IJ：圖1-3二階振蕩環(huán)節(jié)四、實驗步驟1.比例環(huán)節(jié)響應測試1）斷電，按圖1?1所示比例環(huán)節(jié)的運算電路接線，取&=10KQ,選取仏=10KQ使K為1；2）放大器輸入端接ELVIS信號發(fā)生器輸出端，輸出端接ELVIS數(shù)字示波器輸入端；3）接線準確無誤后，接通面包板電源；4）運行ELVIS,單擊示波器并打開雙通道，同時觀測輸入輸出信號；單擊信號發(fā)生器，選擇方波,然后單擊運行即可在示波器上觀察到輸入信號（藍色）和輸出信號（綠色）。波形正確后，單擊single鍵將

3、波形鎖定，單擊保存圖標保存波形數(shù)據(jù)，讀取所需的參數(shù)；5）改變R?，使K分別為2,5,重復步驟1）、2）、3）、4）。2.一階慣性環(huán)節(jié)響應測試建立一階慣性環(huán)節(jié)模型，觀測不同時間常數(shù)T下的階躍響應曲線，并檢驗性能指標t,。1）斷電，按圖1?2所示一階慣性環(huán)節(jié)的運算電路接線，在實驗板RC插口上連接電阻R】=10K和OO.luF的電容，選配R?，使得T=0.001So2）放大器輸入端接ELVIS信號發(fā)生器輸出端，輸岀端接ELVIS數(shù)字示波器輸入端；3）接線準確無誤后，接通而包板電源；4）運行ELVIS,單擊示波器并打開雙通道，同時觀測輸入輸出信號；

4、單擊信號發(fā)生器選擇方波,并將信號頻率設置在10赫茲。單擊運行，觀察輸入輸出波形，波形正確后，在示波器面板上單擊single鍵鎖定波形，單擊保存圖標保存波形數(shù)據(jù)。打開CURSORS可直接讀出性能指標（5%誤差帶），并將其填入表1-1+,并與理論值進行比較；5）改變R?值，使T為0.0033s,重復步驟1）、2）3）、4）。表1-1一階系統(tǒng)數(shù)據(jù)表格T(ms)R2(kQ)ts(ms)理論實測13.33.二階振蕩環(huán)節(jié)響應測試建立二階振蕩環(huán)節(jié)模型，觀察不同阻尼比：吋的階躍響應，分析二階系統(tǒng)在單位階躍信號作用下的動特性及系統(tǒng)結構參數(shù)變化對階躍響應的影響

5、，并檢驗性能指標t$，（7%o1）斷電，按圖1?3所示二階振蕩環(huán)節(jié)的運算電路接線。其中R2=R4=10KQ,C嚴C2=0.1uF,,選配R3值，使：=0.15；2）放大器輸入端接ELVIS信號發(fā)生器輸出端，輸出端接ELVIS數(shù)字示波器輸入端；3）接線準確無誤后，接通血包板電源；4）運行ELVIS,單擊示波器并打開雙通道，同吋觀測輸入輸出信號；單擊信號發(fā)生器選擇方波,并將信號頻率設置在10赫茲。單擊運行，觀察輸入輸出波形，波形正確后，在示波器面板上單擊single鍵鎖定波形,單擊保存圖標保存波形數(shù)據(jù)。打開CURSORS可直接讀出性能指標（5%

6、誤差帶）t$、＜7%,并將其填入表1?2中，并與理論值進行比較；5）改變R?值，使$分別為0.7及2,重復以上操作。表1-2二階系統(tǒng)數(shù)據(jù)表格R3(kQ)(7(%)ts(ms)理論實測理論實測0」50.72五、預習要求1.熟悉各類壞節(jié)運算電路，并推導傳遞函數(shù)。2.明確各類壞節(jié)的性能指標，并選取試驗所需參數(shù)。六、實驗報告要求1.寫明班級、姓名、學號、實驗名稱、實驗目的。2.畫出各類環(huán)節(jié)的模擬運算電路。3.實驗步驟。4.計算各類環(huán)節(jié)性能指標及選配的參數(shù)值，請列出計算過程。5.以表格形式列出實驗結果及相應理論值，并作比較。6.思考題的解答。7.體會

7、。七、思考題1.一、二階系統(tǒng)改變增益是否會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象？2.二階系統(tǒng)試驗線路中如何確保實現(xiàn)負反饋？實驗二低階系統(tǒng)的頻率特性測試一、實驗目的學習使用采集和分析軟件及計算機測量系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性的方法。二、實驗設備NIELVIS,計算機。三、實驗運算電路0.0012R、C取危g=o.ooir4c2=0.001,則:?=1000,"0.5四、實驗原理1.系統(tǒng)的幅頻特性系統(tǒng)的幅頻特性是指輸出信號與輸入信號的幅值之比隨頻率變化的情況。因此可根據(jù)頻率變化吋,幅值比的變化繪制出系統(tǒng)的幅頻特性圖。實驗過程中改變信號頻率，使用ELVIS采集輸入和輸出的

8、波形，從分析軟件中讀取信號的幅值大小，求出幅值比，繪制對數(shù)幅頻特性圖。1.系統(tǒng)的相頻特性系統(tǒng)的相頻特性圖表示出輸出信號和輸入信號的相位差隨頻率變化的情況。由于系統(tǒng)輸入輸出信號相位