1、電子科技大學中山學院學生實驗報告系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱:典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析實驗時間：學生成績:教師簽名：批改時間：一、目的要求1研究二階系統(tǒng)的特征參量(E、3 n)對過渡過程的影響。2 .研究二階對象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對三階系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析二、實驗設(shè)備PC機一臺，TD ACC教學實驗系統(tǒng)一套三、實驗原理及內(nèi)容1. 典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1 所示。圖 1.2-2(2)對應(yīng)的模擬電路圖：如圖 1.2-2 所示。班級：姓名：學號：組別：實

2、驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：(3)理論分析系別：機電工程學院專業(yè):課程名稱：自動控制原理實驗系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:Gcs>=顧m二皿十1)；開環(huán)增益：人實驗內(nèi)容（圖 1.2-2），先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時電阻R的理論值，再將理論值應(yīng)用于模擬電路中,觀察二階系統(tǒng)的動態(tài)性能及穩(wěn)定性，應(yīng)與理論分析基本吻合。在此實驗中系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為:其中自然振蕩角頻率:R10阻尼比:10/?2典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3 所示。系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：圖 1

3、.2-3(2)模擬電路圖：如圖 1.2-4所示。(3)理論分析：500系統(tǒng)的開環(huán)傳歯為:心麗而盤吋(知心吆).系統(tǒng)的特征方程為：l + G(5)W(5) = 0=>5J +12S2 + 205 + 20JC = 0o實驗內(nèi)容：實驗前由 Routh判斷得 Routh行列式為:系別：機電工程學院 專業(yè)： 課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名:批改時間：S1 20s=1220Ks's112( IKD為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有r 5二 Kf 20 > 0312() K >0得：0<K <12 =&

4、gt; R >41.7KD系統(tǒng)穩(wěn)定K= 12=> R = 4L7KD系統(tǒng)臨界穩(wěn)定K> 12=> R<4L7Kfl系統(tǒng)不穩(wěn)定五、實驗步驟1 將信號源單兀的“ ST'端插針與“ s”端插針用“短路塊”短接。由于每個運放單兀均設(shè)臵了鎖零場效應(yīng)管，所以運放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(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. 典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標的測試(1) 按模擬電路圖1.2-2 接線，將1中的方波信號接至輸入端，取R = 10K 。(2) 用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線C(t)，測量并記錄超調(diào) MP、峰值時間

5、tp和調(diào)節(jié)時間tS。分別按R = 50K ; 160K; 200K;改變系統(tǒng)開環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線C(t)，測量并記錄性能指標MP、tp和ts，及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測量值和計算值進行比較(實驗前必須按公式計算出)。將實驗結(jié)果填入表中。表1.2-1中已填入了一組參考測量值，供參照。系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：3 典型三階系統(tǒng)的性能(1) 按圖1.2-4 接線，將1中的方波信號接至輸入端，取R = 30K。(2) 觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄波形。 減小開環(huán)增益(R = 41.7K ； 100K)，觀察響

6、應(yīng)曲線，并將實驗結(jié)果填入表中。表1.2-2 中已填入了一組參考測量值，供參照。R(KQ)K<onc llplCMp (%)tp (s)tS(5)響 應(yīng) Iff 況理論值值理論值測&值it值值欠阻尼1020141.4144430320.381.61.5衰減振50417$Vs 41111100.85広91 .ft1.71臨界91尼160542.51£1Jl1.92.5單數(shù)驢12OT1Vs7無I無無2.93.5單調(diào)其中MpJ"“后"泊g卄表 1.2-1系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教

7、師簽名：批改時間：開琳益K穩(wěn)定性加16. 7不穗定發(fā)粒41 J121005總定蛭譽收飲表 1.2-2六、實驗數(shù)據(jù)處理1.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標的測試模擬電路圖：取R=10K電子科技大學中山學院學生實驗報告系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：fTl-T2| = 312.5 msV-t_v*2| = 435.9 mv(IT1-T2I 3.20 Hz|yi-V2| = 435 3 mv1-1/匸|11/H-=*T- 一i i 1 ii/|1|>1i II d b J fi Lh j a i ri x jI

8、i 1 k J d Ji 11 Ii L i 11 1 IiJ i 1 ii fc I 11 h I ri Ii i ij Jl J 1| i i-iii1)1I)-* I*1 l>i-|ii1I)1I：iT: 500ms/WGH1 £00刑格Ch12: 500mv4&Tig = 1 372 &V1-V2I = 25 6 mvF1-T21 = 0 73 HzIV1-V2I = 25.6 fflv1|/|-"w "-V.' J"1-Gi1 wiiiiii d Ii i 1J/iI)d b d k I 1 h ,1) Ii i

9、i i jii iii-861 hii系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間： 取R=20KFM2| - 465.6 ms|V1-V2| - 294 9 mv1/TT1-I2I -2 15 HzV1*V2! >294 9 rm-/1_d/i h k 1 |J J 1 li fa H i1Iri J丄 h 1 kaid i l iu li d ri J 1 L kfa i ri ri d 1 Lk k k I d J |LI"r-T&CH1 呂QQmv；格CH2: 500mfTM2| =

10、1.519 sV1 -V2| =25 6mv1/TT1-T21I = 0 66 Hz|V1 -V21 = 25.6 nwPR-r- 、/L 1k1 -ji- n ri d1 FlI Fl m i i n i n n i ri i in i 1 _ ii1IIIii h r ¥ |i亠IP- p1II iT. 200ms.4&CH1: 5'0Qmv4&CH2: 500mv.4§電子科技大學中山學院學生實驗報告系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間： 取R=50KT1-T

11、2I 二 353 1 ms|V1 -V2| = 115 4 w1/171-TZ 1,17 Hz|V1-V2115,4mv-111ijtr 一 .l jR“卄i1111i i11| Il k d 111h ri ii X h k rii k h i d i Jiiii11a d i life a dji h a j i in11Il k i J J.k 1 Li 11 k i14-i11 I1iiiIT: 200mCH1 5伽肅CH2： 500mv4&fTl-T2l - 1 394 sVt-V2| - 25 6 mv141121 = 0.72 HzIV1-V2 = 26 6 mt

12、7;L - Tm 11i-iii11-” . j_i-l： n i iiu i m i n ii n III1 FlI Fl in i i n i n n iaa ri i in i f-1 a a!-i.T: ；00ms.4SCH1: 500mv.4S CH2: SOOmv電子科技大學中山學院學生實驗報告系別：機電工程學院 專業(yè)： 課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間： 取R=100KT1-T2I - 1.216 sIV1-V2I - 25.6 mv1AT1-T2I = 0 S2Hz|V1-V2| =25 6 mvH-1-H nH

13、 n n一一H n H riH1HHn-n H HH H1-41111L-|1(耳T: 200ms/4§CH1: 500mv4S CH2: 600mv/t§參數(shù)XR(Q)KCCMpgg)ts(s)響 應(yīng) 情 況測B 里 值理論值測ED 里 值測m 里 值0<<l欠阻尼詐1臨界過阻尼系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：2.典型三階系統(tǒng)的性能模擬電路圖T1-T21- 15.6 mtV1-V2I-512.8 mv :：/廣、.: A IB J J-X -7、.-Z， ah !.&#

14、171;X- Ar c x h亠I I b di i i h a ii i/I b fi d rl 11cb a d i i i b111 fa h1| b B11 b fi ri >i 11h fl liii il1:！aTicmm格CH2.1v4S系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：取R=100K1-T21-0.0 mtV1-V2|«512 8mv1 T2|= Hz|V1-V2| « S12 fi rw1-¥-a匚t_ J1 11 j ijHh di i i h a

15、d iI b fi d I 11b a d i i i bd 111 fa hI | b B11 b fi ri >i 11h a ii i i iiI i"rr»T: 1s4§CH1: 牯CH2. 1v.4§R( KO )開環(huán)增益K穩(wěn)定性七、實驗結(jié)果分析1. 典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標的測試由曲線圖可知，隨著電阻R的增大，超調(diào)量 Mp越來越小，到達峰值的時間tp越來越短，其調(diào)節(jié)時間與電阻R無關(guān)。2. 典型三階系統(tǒng)的性能當R ：41.7心即K 12時，系統(tǒng)不穩(wěn)定發(fā)散；當R = 41.771即K =12時，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定等幅振蕩；當 R 41.72即0 : K <12時，系統(tǒng)穩(wěn)定衰減收斂。由曲線圖可知，當R =41.7、時，系統(tǒng)處于衰減收斂，理論應(yīng)當處于系統(tǒng)臨界穩(wěn)定等幅振蕩。由于電阻有誤差，使得測量值比理論值小。在誤差允許的范圍內(nèi)，可視為等幅振蕩。系別：機電工程學院專業(yè)：課程名稱：自動控制原理實驗班級：姓名：學號：組別：實驗名稱：實驗時間：學生成績：教師簽名：批改時間：八、思考題1. 在實驗線路中如何確保