自控实验报告华中科技大学.doc

自 动 控 制 原 理 实 验 报 告 实验九/十 自动化学院 班级：测控技术与仪器1301 姓名：陈梦焱 学号：U201314488实验报告： 1.模拟继电特性 理想继电特性 理想死区特性数学描述： 分析： 我们看到模拟输出的继电特性的输出是从一点缓慢增加，逐渐趋于一个定值，而数字继电特性便是标准的继电特性图像，实验中采用了稳压二极管，具有正向导通反向截至的特性， 5-5.7伏变化，于是产生了缓慢变化的过程，最后正向导通电压输出为稳定值。 2.模拟饱和特性 理想饱和特性 理想饱和特性数学描述： Y= 分析： 我们看到模拟输出的饱和特性的输出是开始增加过程为近似线性，而后没有明显的拐点，缓慢的到达饱和定值，而数字饱和特性便是标准的饱和特性图像，还是稳压二极管的原因，（讨论正向情况，反向同理）电压输入刚开始值比较小，未达到稳压二极管正向导通电压，相当于开路，通过与其并联的电阻输出，近似线性。二极管两端到达5V以后，逐渐导通，输出呈现非线性，5.7V以后二极管相当于导线将并联电阻短路，输出电压呈现稳定值，即为饱和。 3.死区特性 模拟死区特性： 数字死区特性： 数学描述： 分析：两图无差别，实验电路纯电阻电路，误差很小，可近似理想情况。 4.模拟间隙特性 数字间隙特性 间隙特性数学描述： 分析： 模拟间隙特性在两拐点均会产生一定的偏移，这是由于实验电路中有电容的存在，当电压由正向反偏的时候，电容会有充放电过程，导致拐点电位偏移，这也是为什么我们在实验的时候要按住锁零按钮3S的原因。 思考题： 1.一般继电特性在什么情况下可以分别近似为间隙特性和死区特性？ 带死区的继电特性： 带回环的继电特性： 由图可知，当继电特性存在定值的稳态误差时就可以近似为死区特性看待，而继电特性存在定值的稳态误差并且前一状态变量的正负有变化的时候可以近似等效为间隙特性看待。 实验心得与体会： 这次实验是让我们通过模拟电路实现各种非线性的特性再通过数字电路直接产生来作比较，我们看到，在实际的模拟电路中总会因为器件原因使器材不能满足理想的特性曲线，而带来一些问题，二极管存在导通电压，电容具有充放电效应，通过这次实验我更加深入的了解了各种非线性的产生和理想化模型和实际问题之间的区别，而实际中为了更近似理想化要用一些补偿措施去达到近似目的，减小误差。这次实验我也更深入了解了自动控制原理的含义。 实验报告： 1.继电非线性系统： 1.1要求：列写其线性部分传递函数及非线性部分负倒特性函数，判断系统是否存在周期运 动，若存在，求出振荡参数。 由图中所显示的数据可知其自激振荡的振幅和周期分别为： Vpp=5V，T=7.6×4.52÷7=4.91s。 线性部分传递函数： 非线性部分负倒特性函数为 1.2思考： 若调整惯性环节增益（A5 单元的输入电阻 R3），能否使得自激震荡不存在？若存 在此类惯性环节增益，计算出相应的振荡参数，若不存在相应惯性环节增益，请分析原因。 实验无法设计出恰当的R3使得自激振荡不存在，当增大R3值时，极限环会变大但仍然存在；减小R3值，如上图所示，电阻值调到了最小仍然存在自激振荡。为什么不存在相应的惯性环节增益？ 因为三级或三级以上的负反馈放大电路，只要有一定的反馈深度，就可能产生自激振荡，实验中，不管R3为何值此时都满足幅值条件|AF|=1，且能找出一个满足相移为180度的频率，所以始终存在自激振荡。 2.饱和非线性系统： 2.1 惯性环节R3=500K，斜率k=2 由图中所显示的数据可知其自激振荡的振幅和周期分别为： Vpp=2.5V，T=14×2.26÷7=4.52s。 线性部分传递函数： 非线性部分负倒特性函数为，其中 2.2惯性环节R3=300K，斜率k=2 由图中所显示的数据可知其自激振荡的振幅和周期分别为： Vpp=5V×3.4÷4=4.25V，T=2.26s×14.2÷7=4.58s。 惯性环节R3=500K，斜率k=5.1 由图中所显示的数据可知其自激振荡的振幅和周期分别为： Vpp=2.6×5÷4=3.25V，T=14.4×2.26÷7=4.65s。 3.思考题 1.根据理论分析和实验结果总结一下清除自激振荡的方法有哪些？ 可以采用频率补偿（又称相位补偿）的方法，消除自激振荡。常用补偿方法有：滞后补偿（