北航自动控制原理实验报告(完整版)

1、自动控制原理实验报告一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试二、实验目的1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法3、学习阶跃响应的测试方法三、实验内容1、 建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间Ts2、 建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量係洛 及过渡过程时间 Ts四、实验原理及实验数据一阶系统系统传递函数:R1由电路图可得，W -/?2CS+1_T5+1取 一 i 则 K=1,T 分别取：0.25, 0.5, 1T0.250.501.00R20.25M Q0.5M Q1M QC1 11 11 1Ts实测0.79301.51603.1050Ts理论0.74731.49622.9927阶跃响应曲线图1.1图1.2图1.3误差计算与分析07930 107473(1)当 T=0.25 时，误差=0.7473L5160 11.4962=6.12%当 T=0.5时，误差=1-4962 3L1050I2 9927=1.32%;(3)当 T=1时

2、，误差=2-9927=3.58%rN1误差分析：由于T决定响应参数，而，在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预 期要求，所以本实验基本得到了预期结果。实验结果说明由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。二阶系统系统传递函数:YSY =左. rad令_ _,二阶系统模拟线路4 b*图2.20.250.501.00R42血1fl0.5MQC2f fif他祸艮Mt实测45.8%16.9%0.6%理论44.5%16.3%0%Ts实测13.98605.48954.8480Ts理论14.00655.30664.8243阶跃响应曲线图2.1图2.2图2.3注：Ts 理论根据 matlab 命令os,ts,tr=stepspecs(time,output,output(end),5) 得出，否则误差较大。图2.1误差计算及分析45.8 144.4 _ = 3.15%1 ）当E =0.2时，超调量的相对

3、误差 =44.4调节时间的相对误差=16.9116,312）当E =0时，超调量的相对误差応3 I =3.7%R4895I5.3恥6|调节时间的相对误差=306 I =3.4%4）当E =时，超调量的绝对误差=4.8480 l4r8243|调节时间的相对误差=山怡243 I =3.46%误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差,误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实 验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。实验结果说明由本实验可以看出，当舛一定时，超调量随着E的增加而减小，直到E达到某个值时没有了超调；而调节时间随的增大，先减小，直到逖到某个值后又增大了。经理论计算可知，当E =0.707寸，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%,此时的E为最佳阻尼比。此实验的在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随E

4、的变化而变化的过程，达到了预期的效果。四、实验原理及实验数据系统模拟运算电路图系统传递函数为：100取 R=100KQ，贝U G(s)=:- 1讥十 I 而200取 R=200KQ，贝U G(s)= 1J： :- 1 门门若正弦输入信号为 U（t）=AiSin（3 t）,则当输出达到稳态时，其输出信号为Uo（t）=A2Sin（3 t+ “）。改变输入信号频率f=2值，便可测得二组 A1/A2和”随f（或3 ）变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。护二 MDkfl-1231.59241.91082.22931012140.94350.71040.588610.87550.76259061.1049.682.5478160.44730.645540.2118200.34790.27730.55380.478633.6328.592.86623.1847图 1.11.2自动控制原理实验报告一、实验名称：频率响应测试二、实验目的由数据可知，特征点处1掌握频率特性的测试原理及方法2、学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法三、实验内容車= w =1011、测定给定

5、环节的频率特性=0.5299=0.3509误差计算及分析200误差计算及分析100G(s)123f1.91082.22931i0.9229I10I5T115J1D.5I110V12IIII-c0nii系统理论传递函数为 则2.5478161.179IiL-OS -0.6 m67.35图 2.12.2砂=190A所以，E的误差为系统理论传递函数为G(s)= :-1 _ .则| j1150 1DO 150JO斗 CO46QD.2D.40.60.B图2.2= 29.8%0 5299 I 0 5=S.98%300250 3DD 350400450图2.1确定系统传递函数 由数据可知，特征点处201gl14.14114所以，.误差为 C E的误差为:5由以上的误差计算可以看出，实际算出的系统与理论值比较，误差比较小，基本符合实验要求。对于实验误差，可能是 由于测试过程中可变电阻的调节上不是很精确。以及连接线路上接触不好及温度影响等原因有微小的干扰造成误差等。附表：其他频率的示波器和李莎育图形(1) lO0kl叮452.86623.184712141.50601.4250.9463171.1490

6、18200.91230.70740.88380.631962.1039.19h11 1 ；11 |、1 |1I1l : f1; 1 11f 1Mi!lir1,ii ljl; i1II 1rk tI 1| J i | I P1 1 11 I JI0D 10 2Uzaokfi161820input oLrtpufi0.5140.5050 IDO 1502002503003504004918irpj n Ulf Lt-00 时420 D 2 b 1)0.63S +1给定 a=2.44，T=0.26,则 Gc(s)= S - 丄5, 加串联滞后校正时bTS+1Gc(s)=Ts+1(0b1)自动控制原理实验报告给定 b=0.12，T=83.33,则 Gc(s)实验电阻电容取值R1=R2=R6=100K Q R4=250K Q R5=1M QC1=C2=1.0 诉截止频率：1.88rad/s 幅值裕度：85dB相位裕度：28不加校正加入超前校正32 521.51 .51002003004005006007000009001000阶跃响应曲线rt.nputrtutput85思器匚gwBode Djagr&mmap)VW砧 Ud40-20-40Bode Djagr&mGm = 77.4 d0 (at 267 rad/sec). Pm = 47.-4 de (

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