发布时间 : 星期一 文章自动控制实验指导书2014 - 图文更新完毕开始阅读bfaf737fa58da0116d174923
四、实验线路图（见上页）
五、实验步骤
（1）如图接线，用实验台上的U7、U9、U11、U13单元，信号源的输入接“数据采集接口”AD1(兰色波形)，系统输出接“数据采集接口”AD2(红色波形)。 （2）信号源选“正弦波”，幅度、频率根据实际线路图自定，要预习。 （3）点击屏上THBDC-1示波器图标，直接点击“确定”，进入虚拟示波器界面，点“示波器（E）”菜单，选中“幅值自动”和“时基自动”。在“通道选择”下拉菜单中选“通道（1-2）”，“采样频率”调至“1”。点“开始采集”后，虚拟示波器可看到正弦波，再点“停止采集”，波形将被锁住，利用示波器“双十跟踪”可准确读出波形的幅度。改变信号源的频率，分别读出系统输入和输出的峰峰值，填入幅频数据表中。f=0.16时要耐心。 （4）测出双踪不同频率下的Δt和T填相频数据表，利用公式??频率f(Hz) ω 2Uim 2Uom 20LgΔt T
0.16 1.0
0.32 2.0
0.64 4.0
1.11 7.0
1.59 2.39 10.0 15.0
3.18
20.0
?t?3600算出相位差。 T6.37 40.0
11.1 70.0
15.9 100.0
4.78 30.0
?0
六、预习与回答：
（1） 实验时，如何确定正弦信号的幅值？幅度太大会出现什么问题，幅度过小又会出现什么
问题？
（2） 当系统参数未知时，如何确定正弦信号源的频率？ （3） 先对本系统进行机理建模，求出开环传递函数。
七、报告要求：
（1）画出系统的实际幅度频率特性曲线、相位频率特性曲线，并将实际幅度频率特性曲线转换成折线式Bode图，并利用拐点在Bode图上求出系统的传递函数。
（2）用文字简洁叙述利用频率特性曲线求取系统传递函数的步骤方法。 （3）利用上表作出Nyquist图。
（4）实验求出的系统模型和电路理论值有误差，为什么？如何减小误差？ (5)实验数据借助Matlab作图，求系统参数。
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实验五 Matlab/Simulink仿真实验
一、实验目的：
1． 学习系统数学模型的多种表达方法，并会用函数相互转换。 2． 学习模型串并联及反馈连接后的系统传递函数。
3． 掌握系统BODE图，根轨迹图及奈奎斯特曲线的绘制方法。并利用其对系统进行分析。 4． 掌握系统时域仿真的方法，并利用其对系统进行分析。
二、预习要求： 参阅相关Matlab/Simulink参考书，熟悉能解决题目问题的相关Matlab函数。
三、实验内容： 1．已知H（s）=
2．已知H1(s)?0.05s?1，求H（s）的零极点表达式和状态空间表达式。
(0.2s?1)(0.1s?1)1s?5，H2(s)?。
s?1s(s?1)(s?2)（1） 求两模型串联后的系统传递函数。
（2） 求两模型并联后的系统传递函数。
（3） 求两模型在负反馈连接下的系统传递函数。
3． 作出上题中（1）的BODE图，并求出幅值裕度与相位裕度。
4． 给定系统开环传递函数为G(s)?K，绘制系统的根轨迹图与奈奎斯特曲2(s?2)(s?2s?5)线，并求出系统稳定时的增益K的范围。
5． 对内容4中的系统，当K=10和40时，分别作出闭环系统的阶跃响应曲线，要求用Simulink
实现。
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实验六 串联校正研究
一、实验目的：
（1） 熟悉串联校正的作用和结构 （2） 掌握用Bode图设计校正网络
（3） 在时域验证各种网络参数的校正效果
二、实验原理： （1）本校正采用串联校正方式，即在原被控对象串接一个校正网络，使控制系统满足性能指标。
由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以，常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。
设定 校正网络Gc(S) 被控对象H(S)
工程上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。
（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。
三、实验设备： THBDC-1实验平台 THBDC-1虚拟示波器
四、实验线路：（见后图）
五、实验步骤：
（1）不接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
（2）接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释； （3）接人滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
（4）接人超前校正网络，如图4-4。由于纯微分会带来较大噪声，在此校正网络前再串接1KΩ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
（5）接人超前-滞后校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID调节器。网络前也串接1KΩ电阻，观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；
六、预习与回答：
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（1） 写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode图，请预先得出各种校正
后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。
（2） 若只考虑减少系统的过渡时间，你认为用超前校正还是用滞后校正好？ （3） 请用简单的代数表达式说明用Bode图设计校正网络的方法
七、报告要求：
（1）画出各种网络对原系统校正的BODE图，从BODE图上先得出校正后的时域特性，看是否与阶跃响应曲线一致。
（2）为了便于比较，作五条阶跃曲线的坐标大小要一致。
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