自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应
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《自动控制》一二阶典型环节阶跃响应实验分析报告概要
自动控制原理实验分析报告
姓名: 学号: 班级:
一、典型一阶系统的模拟实验: 1. 比例环节(P) 阶跃相应曲线。 传递函数:G(S)=-R2/R1=K 说明:K为比例系数
(1)R1=100KΩ,R2=100KΩ;特征参数实际值:K=-1.
(2)(2)R1=100KΩ,R2=200KΩ;即K=-2.
〖分析〗:经软件仿真,比例环节中的输出为常数比例增益K;比例环节的特性参数也为K,表征比例环节的输出量能够无失真、无滞后地按比例复现输入量。 2、惯性环节(T) 阶跃相应曲线及其分析。 传递函数:G(S)=-K/(TS+l) K=R2/R1 , T=R2C 说明:特征参数为比例增益K和惯性时间常数T。
(1)、R2=R1=100KΩ , C=1μF;特征参数实际值:K=-1,T=0.1。
(2)、R2=R1=100KΩ , C=0.1μF;特征参数实际值:K=-1,T=0.01。
〖分析〗:惯性环节的阶跃相应是非周期的指数函数,当t=T时,输出量为0.632K,当t=3~4T时,输出量才接近稳态值。比例增益K表征环节输出的放大能力,惯性时间常数T表征环节惯性
《自动控制》一二阶典型环节阶跃响应实验分析报告概要
自动控制原理实验分析报告
姓名: 学号: 班级:
一、典型一阶系统的模拟实验: 1. 比例环节(P) 阶跃相应曲线。 传递函数:G(S)=-R2/R1=K 说明:K为比例系数
(1)R1=100KΩ,R2=100KΩ;特征参数实际值:K=-1.
(2)(2)R1=100KΩ,R2=200KΩ;即K=-2.
〖分析〗:经软件仿真,比例环节中的输出为常数比例增益K;比例环节的特性参数也为K,表征比例环节的输出量能够无失真、无滞后地按比例复现输入量。 2、惯性环节(T) 阶跃相应曲线及其分析。 传递函数:G(S)=-K/(TS+l) K=R2/R1 , T=R2C 说明:特征参数为比例增益K和惯性时间常数T。
(1)、R2=R1=100KΩ , C=1μF;特征参数实际值:K=-1,T=0.1。
(2)、R2=R1=100KΩ , C=0.1μF;特征参数实际值:K=-1,T=0.01。
〖分析〗:惯性环节的阶跃相应是非周期的指数函数,当t=T时,输出量为0.632K,当t=3~4T时,输出量才接近稳态值。比例增益K表征环节输出的放大能力,惯性时间常数T表征环节惯性
实验一 典型环节及其阶跃响应
实验一 典型环节及其阶跃响应
一、实验目的
1. 掌握控制系统模拟实验的基本原理和一般方法。 2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
3. 加深典型环节的概念在系统建模、分析、研究中作用的认识。 4. 加深对模拟电路——传递函数——响应曲线的联系和理解。 二、实验仪器
1.EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2.计算机一台 三、实验原理
1.模拟实验的基本原理
根据数学模型的相似原理,我们应用电子元件模拟工程系统中的典型环节,然后加入典型测试信号,测试环节的输出响应。反之,从实测的输出响应也可以求得未知环节的传递函数及其各个参数。
模拟典型环节传递函数的方法有两种:第一种方法,利用模拟装置中的运算部件,采用逐项积分法,进行适当的组合,构成典型环节传递函数模拟结构图;第二种方法将运算放大器与不同的输入网络、反馈网络组合,构成传递函数模拟线路图,这种方法可以称为复合网络法。本节介绍第二种方法。
采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络构成相应的模拟系统。将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系
典型环节及其阶跃响应
典型环节及其阶跃响应
一、实验目的
1. 掌握控制系统模拟实验的基本原理和一般方法。 2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
3. 加深典型环节的概念在系统建模、分析、研究中作用的认识。 4. 加深对模拟电路——传递函数——响应曲线的联系和理解。 二、实验仪器
1.EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2.计算机一台 三、实验原理
1.模拟实验的基本原理
根据数学模型的相似原理,我们应用电子元件模拟工程系统中的典型环节,然后加入典型测试信号,测试环节的输出响应。反之,从实测的输出响应也可以求得未知环节的传递函数及其各个参数。
模拟典型环节传递函数的方法有两种:第一种方法,利用模拟装置中的运算部件,采用逐项积分法,进行适当的组合,构成典型环节传递函数模拟结构图;第二种方法将运算放大器与不同的输入网络、反馈网络组合,构成传递函数模拟线路图,这种方法可以称为复合网络法。本节介绍第二种方法。
采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络构成相应的模拟系统。将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影
典型环节及其阶跃响应
自动控制原理实验
典型环节及其阶跃相应
.1 实验目的
1. 学习构成典型环节的模拟电路,了解电路参数对环节特性的影响。
2. 学习典型环节阶跃响应的测量方法,并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。
3. 学习用Multisim、MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。
.2 实验原理
典型环节的概念对系统建模、分析和研究很有用,但应强调典型环节的数学模型是对各种物理系统元、部件的机理和特性高度理想化以后的结果,重要的是,在一定条件下, 典型模型的确定能在一定程度上忠实地描述那些元、部件物理过程的本质特征。
1.模拟典型环节是将运算放大器视为满足以下条件的理想放大器: (1) 输入阻抗为∞。流入运算放大器的电流为零,同时输出阻抗为零; (2) 电压增益为∞: (3) 通频带为∞:
(4) 输入与输出之间呈线性特性: 2.实际模拟典型环节:
(1) 实际运算放大器输出幅值受其电源限制是非线性的,实际运算放大器是有惯性的。 (2) 对比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节和振荡环节,只要控制了输入量的大小或是输入量施加的时间的长短(对于积分或比例积分环节),不使其输出工作在工作期间内达到饱和值,则非线性因素对上述环节特
典型环节及其阶跃响应
典型环节及其阶跃响应
一、实验目的
1. 掌握控制系统模拟实验的基本原理和一般方法。 2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
3. 加深典型环节的概念在系统建模、分析、研究中作用的认识。 4. 加深对模拟电路——传递函数——响应曲线的联系和理解。 二、实验仪器
1.EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2.计算机一台 三、实验原理
1.模拟实验的基本原理
根据数学模型的相似原理,我们应用电子元件模拟工程系统中的典型环节,然后加入典型测试信号,测试环节的输出响应。反之,从实测的输出响应也可以求得未知环节的传递函数及其各个参数。
模拟典型环节传递函数的方法有两种:第一种方法,利用模拟装置中的运算部件,采用逐项积分法,进行适当的组合,构成典型环节传递函数模拟结构图;第二种方法将运算放大器与不同的输入网络、反馈网络组合,构成传递函数模拟线路图,这种方法可以称为复合网络法。本节介绍第二种方法。
采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络构成相应的模拟系统。将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影
自动控制原理实验报告--典型环节的时域特性
课程名称:
实验项目:
实验地点:
专业班级:
学生姓名:指导教师:
本科实验报告
自动控制原理 典型环节的时域特性 电机馆自控实验室 学号:
2012 年 5 月 15 日
一、实验目的和要求:
学会利用自动控制实验箱对控制系统进行典型环节时域分析。
二、实验内容和原理:
一)典型环节
1.典型环节的方框图及传递函数
2.典型环节的模拟电路图及输出响应
三、主要仪器设备:
TDN-AC/ACS+型控制系统实验箱一套、安装Windows 98系统和ACS2002应用软件的计算机一台。
四、操作方法与实验步骤:
五、实验数据记录和处理:
(1)惯性图:
(2)积分图:
(3)微分图:
六、实验结果与分析:
由给定的参数值,通过示波器,显示出了上述几幅图,此为本次实验的结论图,但是由于实验具有误差,与理论值存在稍微的差别。
七、讨论、心得:
通过实验,让我对自动控制原理这门课又加深了了解,实验存
自动控制原理实验
实验1. 控制系统模型的建立
1.1. 实验目的
1、掌握利用MATLAB建立控制系统模型的方法。 2、掌握系统的各种模型表述及相互之间的转换关系。 3、学习和掌握系统模型连接的等效变换。
1.2. 实验原理
1.2.1. 系统模型的MATLAB描述
系统的模型描述了系统的输入、输出变量以及内部各变量之间的关系,表征一个系统的模型有很多种,如微分方程、传递函数模型、状态空间模型等。这里主要介绍系统传递函数(TF)模型、零极点增益(ZPK)模型和状态空间(SS)模型的MATLAB描述方法。
1)传递函数(TF)模型
传递函数是描述线性定常系统输入-输出关系的一种最常用的数学模型,其表达式一般为
在MATLAB中,直接使用分子分母多项式的行向量表示系统,即
调用tf函数可以建立传递函数TF对象模型,调用格式如下:
tfdata函数可以从TF对象模型中提取分子分母多项式,调用格式如下:
1
2)零极点增益(ZPK)模型 传递函数因式分解后可以写成
式中, 称为传递函数的零点, 称为传递函数的极点, 称为传递系数(系统增益)。即:
调用zpk函数可以创建ZPK对象模型,调用格式如下:
同样,MATLAB提供了zpkdata命令用来提取系统的零极点
自动控制原理实验报告集典型环节的电路模拟与软件仿真研究
验证性实验
实验一典型环节的电路模拟与软件仿真研究
一、实验目的
1.通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。
2.通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及其特性,掌握电路模拟和软件仿真研究方法。
二、实验内容
1.设计各种典型环节的模拟电路。
2.完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试,并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。
3.利用上位机界面上的软件仿真功能,完成各典型环节阶跃特性的软件仿真研究,并与电路模拟测试的结果作比较。
三、实验步骤
1.熟悉实验箱,利用实验箱上的模拟电路单元,参考本实验附录设计并连接各种典型环节(包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节)的模拟电路。注意实验前必须先将实验箱断电,再接线。接线时要注意不同环节、不同测试信号对运放锁零的要求。在输入阶跃信号时,除比例环节运放可不锁零(G可接-15V)也可锁零外,其余环节都需要考虑运放锁零。
2.利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试,并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。
在熟悉上位机界面操作的基础上,充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能,接线方式将不同于上述无上位机
控制系统阶跃响应与脉冲响应实验
电子信息工程学系实验报告
课程名称:MATLAB
实验项目名称:控制系统阶跃响应与脉冲响应实验 实验时间:2012-4-19
成 绩: 指导教师(签名): 实 验 目 的:
(1)观察学习控制系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应 (2)记录单位阶跃响应和单位脉冲响应曲线 (3)掌握时间响应分析的一般方法 实 验 环 境:
Matlab7.1软件
实 验 内 容 及 过 程: 1、实验内容: 已知二阶系统:G(s)?10s?2s?102
(1)建立系统模型,观察阶跃响应曲线和单位脉冲响应,并计算系统的闭环根、阻尼比,无阻尼振荡频率,并作记录。
(2)修改参数,分别实验ξ=1,ξ=2的响应曲线,并作记录。
2、实验步骤:
(1)运行MATLAB; (2)建立系统模型
1)传递函数模型TF 2)ZPK模型
3)MATLAB的阶跃响应函数
3、 实验