（OA自动化）自动化控制实验报告

《（OA自动化）自动化控制实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（OA自动化）自动化控制实验报告（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、（OA 自动化）自动化控制实验 报告 （OA 自动化）自动化控制实验 报告 本 科 生 实 验 报 告本 科 生 实 验 报 告 实验课程 实验课程 自动控制原理 学院名称 学院名称 专业名称 电气工程及其自动化 专业名称 电气工程及其自动化 学生姓名 学生姓名 学生学号 2013 学生学号 2013 指导教师 指导教师 实验地点 实验地点 6C901 实验成绩 实验成绩 二一五年四月二一五年五月二一五年四月二一五年五月 线性系统的时域分析线性系统的时域分析 实验一（3.1.1）典型环节的模拟研究实验一（3.1.1）典型环节的模拟研究 一.实验目的一.实验目的 1 了解和掌握各典型环节模拟电路

2、的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 二典型环节的结构图及传递函数二典型环节的结构图及传递函数 方框图传递函数 比例 （P） 积分 （I） 比例积分 （PI） 比例微分 （PD） 惯性环节 （T） 比例积分 微分 （PID） 三实验内容及步骤三实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告 运行 LABACTLABACT 程序，选择自动控制自动控制菜单下的线性系统的时域分析

3、线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究典型环节的模拟研究中的相应实 验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）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1)观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图 3-1-1 所示。 图 3-1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数：；单位阶跃响应： 实验步骤：注：SST用短路套短接！实验步骤：注：SST用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT） ，作为系统的信号输入（Ui） ；该信号为零输 出时，将自动对模拟电路

4、锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮） 。 量程选择开关 S2 置下档，调节“设定电位器 1” ，使之矩形波宽度1 秒（D1 单元左显示） 。 调节 B5 单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=4V（D1 单元右显示） 。 （2）构造模拟电路：按图 3-1-1 安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线 模块号跨接座号 1A5S4，S12 2B5S-ST （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0+4V 阶跃） ，观测 A5B 输出端（Uo）的实际响应曲线 Uo（

5、t） 。 实验报告要求：实验报告要求：改变被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。 实验结果：实验结果： 1信号输入（Ui） B5（OUT）A5（H1） 2A6（OUT）B3（CH1） 3 示波器联接 1 档B5（OUT）B3（CH2） .比例环节阶跃响应 200K,100K,4V200K,100K,4V 200K,200K,4V200K,200K,4V 50K,100K,2V50K,100K,2V 50K,200K,1V50K,200K,1V 比例系数 K R0R1输入 Ui 计算值测量值 100K4V0.50.470.47 200K 200K4V10.990.99 100K2V22.00

6、2.00 50K 200K1V43.993.99 2)观察惯性环节的阶跃响应曲线2)观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模拟电路如图 3-1-4 所示。 图 3-1-4 典型惯性环节模拟电路 传递函数：单位阶跃响应： 实验步骤：注：SST用短路套短接！实验步骤：注：SST用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT） ，作为系统的信号输入（Ui） ；该信号为零输 出时，将自动对模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮） 。 量程选择开关 S2 置下档，调节“设定电位器 1” ，使之矩形波宽度1 秒（D1 单元

7、左显示） 。 调节 B5 单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=4V（D1 单元右显示） 。 （2）构造模拟电路：按图 3-1-4 安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线 模块号跨接座号 1A5S4，S6，S10 2B5S-ST （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0+4V 阶跃） ，等待完 整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到输出稳态值0.632 处， ，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟 示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数 T。A5B 输出端响 应曲线 Uo(

8、t）见图 3-1-3。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 实验报告要求：实验报告要求：改变被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。 实验结果：实验结果： 惯性环节阶跃响应 200K,200K,1u,4V200K,200K,1u,4V 200K,200K,2u,4V200K,200K,2u,4V 50K,100K,1u,2V50K,100K,1u,2V 50K,200K,1u,1V50K,200K,1u,1V 3)观察积分环节的阶跃响应曲线3)观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图 3-1-5 所示。 图 3-1-5 典型积分环节模拟电路 传递函数：单位阶跃响应： 实验

9、步骤：注：SST用短路套短接！实验步骤：注：SST用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT） ，代替信号发生器（B1） 中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui） ；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮） 。 量程选择开关 S2 置下档，调节“设定电位器 1” ，使之矩形波宽度1 秒（D1 单元左显示） 。 1信号输入（Ui）B5（OUT）A5（H1） 2A5B（OUTB）B3（CH1） 3 示波器联接 1 档B5（OUT）B3（CH2） 比例系数 K惯性常数

10、T R0R1C输入 Ui 计算值测量值计算值测量值 1u11.021.020.20.2100.210 200K200K 2u 4V 11.011.010.40.4000.400 100K2V22.012.010.10.10.1 50K 200K 1u 1V44.024.020.20.10.1 调节 B5 单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V（D1 单元右显示） 。 （2）构造模拟电路：按图 3-1-5 安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线 （3）运 行 、 观 察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始开始，等待完整波形出来后，点击停止，停止，移动虚拟示波

11、器横游标到 0V 处，再移动另一根横游标到V=1V（与输入相等）处，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器 两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间常数 Ti。A5B 输出响应曲 线 Uo(t)。 实验报告要求：实验报告要求：改变被测系统时间常数，观测结果，填入实验报告。 实验结果：实验结果： 积分环节阶跃响应 200K,1u200K,1u 200K,2u200K,2u 100K,1u100K,1u 100K,2u100K,2u 积分常数 Ti R0C输入 Ui 计算值测量值 1u0.20.20.20.2 200K 2u0.40.40.40.4 1u0.10.10.10

12、.1 100K 2u 1V 0.20.20.20.2 1信号输入（Ui） B5（OUT）A5（H1） 2A5B（OUTB）B3（CH1） 3 示波器联接 1 档B5（OUT）B3（CH2） 模块号跨接座号 1A5S4，S10 2B5S-ST 4)观察比例积分环节的阶跃响应曲线4)观察比例积分环节的阶跃响应曲线 典型比例积分环节模拟电路如图 3-1-8 所示.。 图 3-1-8 典型比例积分环节模拟电路 传递函数：单位阶跃响应： 实验步骤：注：SST用短路套短接！实验步骤：注：SST用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT） ，作为系统的信号输入（Ui） ；该信

13、号为零输 出时将自动对模拟电路锁零。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮） 。 量程选择开关 S2 置下档，调节“设定电位器 1” ，使之矩形波宽度1 秒（D1 单元左显示） 。 （注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的零输出宽度时间足 够长！“量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为 2 秒！） （注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的零输出宽度时间足 够长！“量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为 2 秒！） 调节 B5 单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V（

14、D1 单元右显示） 。 （2）构造模拟电路：按图 3-1-8 安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线 （3）运行 、 观 察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始开始，等待完整波形出来后，点击停止。停止。移动虚拟示波器横游标到输入 电压比例系数 K 处，再移动另一根横游标到（输入电压比例系数 K2）处，得到与积分曲线的两个交点。 再分别移动示波器两根纵游标到积分曲线的两个交点，量得积分环节模拟电路时间常数 Ti。典型比例 积分环节模拟电路 A5B 输出响应曲线 Uo(t)见图 3-1-7。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 实验报告要求：实验报告要求：改变被测系统时间

15、常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。 实验结果：实验结果： 比例积分环节阶跃响应 200K,1u200K,1u 200K,2u200K,2u 100K,1u100K,1u 100K,2u100K,2u 模块号跨接座号 1A5S4，S8 2B5S-ST 1信号输入 （Ui） B5（OUT）A5（H1） 2A5B（OUTB）B3（CH1） 3 示波器联接 1 档B5（OUT）B3（CH2） 5)观察比例微分环节的阶跃响应曲线5)观察比例微分环节的阶跃响应曲线 为了便于观察比例微分的阶跃响应曲线，本实验增加了一个小惯性环节，其模拟电路如图 3-1-9 所示。 图 3-1-9 典型比例微分环节模拟电路 比例微分环节+惯性环节的传递函数： 微分时间常数：惯性时间常数： 单位阶跃响应： 实验步骤：注：SST用短路套短接!实验步骤：注：SST用短路套短接! （1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入 R。 （连续的正输出宽度足够大的阶跃信号) 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波 （矩形波指示灯亮） 。 量程选择开关 S2 置下档，调节“设定电位器 1” ，使之矩形