實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng).docx

《實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng).docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．研究二階系統(tǒng)的特征參數(shù)如阻尼比z和無(wú)阻尼自然頻率wn對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響；定量分析z和wn與最大超調(diào)量Mp、調(diào)節(jié)時(shí)間tS之間的關(guān)系。2．進(jìn)一步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用方法。3．學(xué)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)確定傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器1．EL-AT-II型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2．PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理1．模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理：控制系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來(lái)模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放大器不同的輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模擬各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來(lái)，便得

2、到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號(hào)加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計(jì)算機(jī)等測(cè)量?jī)x器，測(cè)量系統(tǒng)的輸出，便可得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)及性能指標(biāo)。若改變系統(tǒng)的參數(shù)，還可進(jìn)一步分析研究參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。2.時(shí)域性能指標(biāo)的測(cè)量方法：超調(diào)量：1)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。2)測(cè)試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3)連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。

3、檢查無(wú)誤后接通電源。4)在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)二[二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)]。5)鼠標(biāo)雙擊實(shí)驗(yàn)課題彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。在參數(shù)設(shè)置窗口中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1)利用軟件上的游標(biāo)測(cè)量響應(yīng)曲線(xiàn)上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，帶入下式算出超調(diào)量：YMAX-Y∞=——————×100%Y∞tP與ts:利用軟件的游標(biāo)測(cè)量水平方向上從零到達(dá)最大值與從零到達(dá)95%穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間值，便可得到tP與ts。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為w2nj（S）=（1）s2＋2zwns＋w2n其中z和w

4、n對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)有決定的影響。圖2-1為典型二階系統(tǒng)的模擬電路，要求測(cè)量其階躍響應(yīng)：圖2-1二階系統(tǒng)模擬電路圖電路的結(jié)構(gòu)圖如圖2-2：圖2-2二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為（2）式中T=RC，K=R2/R1。比較（1）、（2）二式，可得wn=1/T=1/RCz=K/2=R2/2R1（3）由（3）式可知，改變比值R2/R1，可以改變二階系統(tǒng)的阻尼比。改變RC值可以改變無(wú)阻尼自然頻率wn。今取R1=200K，R2=100KW和200KW，可得實(shí)驗(yàn)所需的阻尼比。電阻R取100KW，電容C分別取1mf和0.1mf,

5、可得兩個(gè)無(wú)阻尼自然頻率wn。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤后接通電源。2.啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。3.測(cè)試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4.在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)二[二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)],鼠標(biāo)雙擊該選項(xiàng)彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。5.取wn=10rad/s,即令R=100KW，C=1mf；分別取z=0.

6、5、1、2，即取R1=100KW，R2分別等于100KW、200KW、400KW。輸入階躍信號(hào)，測(cè)量不同的z時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量s%和調(diào)節(jié)時(shí)間ts的數(shù)值和響應(yīng)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，并與理論值比較。6.取z=0.5,即取R1=R2=100KW；wn=100rad/s,即取R=100KW，改變電路中的電容C=0.1mf(注意：二個(gè)電容值同時(shí)改變)。輸入階躍信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量s%和調(diào)節(jié)時(shí)間ts。7.取R=100KW；改變電路中的電容C=1mf,R1=100KW,調(diào)節(jié)電阻R

7、2=50KW。輸入階躍信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)階躍響應(yīng)，記錄響應(yīng)曲線(xiàn)，特別要記錄tp和s%的數(shù)值。8.測(cè)量二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)并記入表中：實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)σ%tp（ms）ts（ms）階躍響應(yīng)曲線(xiàn)R=100KC=1μfωn=10rad/sR1=100KR2=0Kζ=0R1=100KR2=50Kζ=0.25R1=100KR2=100Kζ=0.5R1=50KR2=200Kζ=2R1=100KC1=C2=0.1μfωn=100rad/sR1=100KR2=100Kζ=0.5R1=50KR2=200Kζ=2六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.畫(huà)出二階系統(tǒng)的模

8、擬電路圖,討論典型二階系統(tǒng)性能指標(biāo)與ζ,ωn的關(guān)系.2.把不同z和wn條件下測(cè)量的s%和ts值列表,根據(jù)測(cè)量結(jié)果得出相應(yīng)結(jié)論.3.畫(huà)出系統(tǒng)響應(yīng)曲線(xiàn),再由ts和s%計(jì)算出傳遞函數(shù),并與由模擬電路計(jì)算的傳遞函數(shù)相比較。實(shí)驗(yàn)三系統(tǒng)頻率特性測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深了解系統(tǒng)及元件頻率特性的物理概念。2．掌握系統(tǒng)及元件頻率特性的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1．EL-AT-II型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2．