自动控制原理

自动控制原理

实 验 指 导 书

东北大学信息科学与工程学院

二○○三年八月

目 录

实验一 控制系统典型环节的模拟 ................................................ 1 实验二 一阶系统的时域响应及参数测定 .................................... 7 实验三 二阶系统的瞬态响应分析 .............................................. 10 实验四 三阶系统的瞬态响应及稳定性分析 .............................. 14 实验五 PID控制器的动态特性 ................................................ 18 实验六 控制系统的动态校正 ...................................................... 21 实验七 典型环节频率特性的测试 .............................................. 29 实验八 线性系统频率特性的测试 .............................................. 35 实验九 信号的采样与恢复 .......................................................... 40 实验十 典型非线性环节的模拟 .................................................. 44 实验十一 非线性系统的相平面分析 .......................................... 49

实验一 控制系统典型环节的模拟

一、实验目的

(1)学习典型环节的模拟方法。

(2)研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响。 (3)熟悉超低频扫描示波器的使用方法。

(4)掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路。 (5)测量典型环节的阶跃响应曲线。

(6)通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。

二、实验设备 序号 1 2 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK15控制理论实验挂箱 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 或DJK16控制理论实验挂箱 3 4 超低频慢扫描示波器 万用表 三、实验线路及原理

以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由R、C构成。

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基于图中A点的电位为虚地， 略去流入运放的电流，则由图1-1 u i 得：

Z 2 i 2 - + A + Z 1 i 1 u o 接示波器 G(S)??u0Z1 (1)

?u1Z2图1-1运放的反馈连接

由上式可求得由下列模拟电路组成典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。

(1)比例环节

G(S)?Z1200K??2 Z2100K比例环节的模拟电路如图1-2所示： Ui=-1V R1 =410kR =820k2-++2uouo接示波器

图1-2 比例环节

0t（2）惯性环节

R2/CSZ1K (2) R?1/CSR2G(S)?2?2???Z1R1R1R2CS?1TS?1 Ui=-1V uCoKR1R2-++ uo接示波器 0t图1-3、惯性环节

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