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文本内容:
《自动控制原理课程实习》指导书
一、课程实习的意义学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法
二、课程实习的主要内容典型三阶系统的结构方框图如图1所示:图1典型三阶系统的结构方框图其开环传递函数为GS=皿,本实验在此开环传递函数根底上做如下实LSLS+1S+1验内容典型三阶系统电路模拟研究;典型三阶系统数字仿真研究;分析比拟电路模拟和数字仿真研究结果
三、课程实习的组织与安排时间安排一周进度安排周一设计典型三阶系统模拟电路;周二通过相关软件比方MultisimProteus等对典型三阶系统进行电路模拟研究输入阶跃信号,改变电位器电阻值,通过双踪示波器观察系统在稳定、临界稳定和不稳定三种情况下的输出响应,并记录实验数据和输入输出曲线分析其动静态性能;周三调用数字仿真软件Matlab在Simulink建立仿真模型,仿真研究上述系统的动静态性能,并与模拟电路的研究结果相比拟;周四〜周五分析数据,完成课程实习报告
四、课程实习的要求Stepl.根据给出的三阶开环系统传递函数G(S)=鱼公,设计一个由积分LS(qs+i)(s+i)环节一匚和惯性环节业」与业组成的三阶闭环系统的模拟电路图;T0SLS+l7^S+1Step
2.在输入端参加阶跃信号,其幅值为IV左右,输入、输出端分别接双踪示波器两个输入通道;Step
3.单方向调节电位器(即改变开环增益),使系统的输出响应分别为稳定状态、临界稳定状态和不稳定状态,记录对应的电位器的电阻值,同时观察并记录输出波形,了解参数变化对系统稳定性的影响;Step
4.调节电位器,使系统处于稳定状态,观察示波器读出系统稳定时的输出电压值,读出系统的超调量、调节时间和稳态误差并记录,测量时,输入电压值保持不变;Step
5.保持电位器不动(增益不变),改变三环节时间常数RTi72观察时间参数改变对系统动静态性能的影响,并记录对应的响应曲线;Step
6.调用数字仿真软件Matlab中的Simulink完成上述典型系统的动静态性能研究,并与模拟电路的研究结果相比拟;Step
7.分析实验结果,完成实验报告附
1、设计思路(仅供参考)该系统开环传递函数为G(S)=(T)*(-由*(-缶)*(-金)其中7b=10w*100k=lS;;於=l〃;Ki=100k/100k=l;7C2=5OO/Rv;GS=即7°S7;S+102S+1SO.1S+1O.5S+1其中,心00心的单位为kd系统特征方程为孝+12妒+20s+20K=0根据劳斯判据得到:当0vKvl2时,系统稳定;当K=12时,系统临界稳定,作等幅振荡;当K12时,系统不稳定根据K求取R、,改变R、•即可实现三种类型的实验画出它们分别对应系统处于稳定、临界稳定和不稳定的三种情况响应曲线事实上,除了开环增益K对系统的动态性能和稳定性有影响外,系统中任何一个时间常数的变化对系统的稳定性都有影响,对此说明如下令系统的截止频率为肱,那么在该频率时的开环频率特性的相位为饥旧=-90°-arcta叫饥-arctanSRy-180°+(气.)=90°-arcta叫?-arcta旺此.由此可见,时间常数T1和72的增大都会使相位裕量减小,改变系统的稳定性因此,可以按下述方案作阶跃响应分析:⑴按K=10To=1T户的要求,设置图中相应参数2用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线令To=lTi=
0.1T2不变,用示波器观察并记录当K分别为12和15时的单位阶跃响应曲线⑷按K=10To=O.55Ti=
0.25T2的要求,调整图中相应参数⑸用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线6令K=15To=O.55Ti=
0.25用示波器观察并记录T2分别为和时的单位阶跃响应曲线7调用数字仿真软件Matlab中的Simulink,仿真研究上述1346观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线,读出系统稳定时的超调量、调节时间和稳态误差并记录附参考电路:课程编号J1630122课程名称自动控制原理课程实习周数1英文课程名PrincipleofAutomaticControl开课院系电信学院开课系自动化系修订时间2017年9月1日。