自動控制原理实验报告合肥工业大学.doc

实验一 典型环节的模拟研究 一 了解和掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，观察和分析各典型环节的响应曲线。 二、 实验原理(典型环节的方块图及传递函数) 三．实验内容及步骤 在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行LCAACTB3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模似电路如图1-1-1所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1=100K、200K来改变比例参数。 实验步骤： 注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的输入信号（Ui）。 （2）安置短路套、联线，构造模拟电路： （a）安置短路套 （b）测孔联线 （3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。 注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’ 档。 （4）运行、观察、记录： 按下信号发生器（B10→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变比例参数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1），重新观测结果,其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。 当R1=200K的电路与相应曲线 当R1=100K的电路与相应曲线 2．观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模似电路如图1-1-2所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C =1uf、2uf来改变时间常数。 实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）。 （2）安置短路套、联线，构造模拟电路： （a）安置短路套 （b）测孔联线 （3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。 注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’ 档。 （4）运行、观察、记录： 按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果， 其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。 下图为实验电路以及示波器显示的波形 C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示： 当C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示： 3．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模似电路如图1-1-3所示。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。 实验步骤： （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性方波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）： a．将函数发生器（B5）中的插针‘S ST’用短路套短接。 b．将S1拨动开关置于最上档（阶跃信号）。 c．信号周期由拨动开关S2和“调频”旋钮调节，信号幅度由“调幅”旋钮调节， 以信号幅值小，信号周期较长比较适宜（频率在0.3Hz左右，幅度在1V左右）。 （2）安置短路套、联线，构造模拟电路： （a）安置短路套 （b）测孔联线 （3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。 注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’ 档。 （4）运行、观察、记录： 按下信号发生器（B10→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果， 其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。 下图为实验电路以及示波器显示的波形 实验4，用‘扫频法’测量系统的对数幅频曲线和相频曲线 幅频曲线 相频曲线 二、MATLAB语言与控制系统仿真 实验任务： 4-11 绘制（a）（b）的根轨迹图 绘制（a）（b）的单位阶跃响应图，分析比例-微分校正器的作用 5-4 绘制（1）（3）的奈氏图 绘制（2）（4）的伯特图 MATLAB 函数说明： 根轨迹 rlocus( ) 格式1：rlocus(num，den) num和den是系统开环传函GK(s)分子和分母多项式的系数。 功能：绘制系统根轨迹。 频率法 nyquist( ) 格式：nyquist(num，den) num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。 功能：绘制系统的乃氏曲线。 bode( ) 格式：bode(num，den) num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。 功能：绘制系统的bode图。 4-11（A） 实验程序： 根轨迹图： rlo