北航自控实验实验报告模板1Word格式.docx
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实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
实验时间2014.10.28实验编号35同组同学无
一、实验目的
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;
学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法;
学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容
建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的阶跃响应曲线,并测定其过渡过程时间Ts;
建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比时的阶跃响应曲线,并测定其超调量及过渡过程时间。
三、实验原理
1.一阶系统
系统传递函数为:
φ(s)=
模拟运算电路如图1-1所示:
图1-1
由图1-1得
在实验当中始终取R2=R1,则K=1,T=R2C取不同的时间常数T分别为:
0.25、0.5、1。
2.二阶系统
其传递函数为:
令ωn=1弧度/秒,则系统结构如图1-2所示:
图1-2
根据结构图,建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示:
图1-3
取R2C1=1,R3C2=1,则
及
ζ取不同的值ζ=0.25,ζ=0.5,ζ=1
实验电路图
一阶:
二阶:
四、实验步骤
1熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法,将各运算放大器接成比例器,通电调零;
2断开电源,按照实验说明书上的条件和要求,计算电阻和电容的取值,按照模拟线路图搭接线路,不用的运算放大器接成比例器;
3将D/A1与系统输入端Ui连接,将A/D1与系统输出端Uo连接;
4在windowsXP桌面用鼠标双击MATLAB图标后进入,在命令行键入autolab,进入实验软件系统;
5在系统菜单中选择实验项目,选择实验一,在窗口左侧选择“实验模型”;
6观测实验结果,记录实验数据,绘制实验结果图,填写实验数据表格,完成实验报告。
五、实验结果
1、一阶系统:
实验结果图:
T=0.25:
T=0.5:
T=1:
T
0.25
0.5
1
C
0.47u
1u
R2
510k
1M
Ts实测
0.6015
1.6170
3.2280
Ts理论
0.75
1.5
3
误差计算:
T=0.25时:
u=(0.6015-0.75)/0.75×
100%=19.86%
T=0.5时:
u=(1.6170-1.5)/1.5×
100%=7.8%
T=1.0时:
u=(3.228-3)/3×
100%=7.6%
2、二阶系统:
ζ=0.5
ζ=0.707
ζ=1.0
ζ
0.707
1.0
C2
R4
1.5M
510K
%实测
15.1%
3.5%
%理论
16.30%
4.33%
8.7350
5.4275
4.857
7
4.95
4.75
ζ=0.5时:
u(Ts)=(8.735-7)/7×
100%=24.7%
ζ=0.707时:
u(Ts)=(5.4275-4.95)/4.95×
100%=9.49%
ζ=1时:
u(Ts)=(4.857-4.75)/4.75×
100%=2.25%
六、结果分析
1、实验一中取的C和R2的乘积并不准确等于T的值,实验二中取得C2和R4也不能准确使得ζ取得理论值,所以在试验元件的数值设置上存在误差;
2、实验设备经过多次使用,可能电阻和电容已经不是标的准确值了,会导致我们的实验有误差;
3、在计算的时候,由于没有准确抓点,通过目测误差带5%对应的时间,这样会造成实验所得数据与理论数据之间存在偏差。
七、收获、体会及建议
感觉老是讲的很细心,所以不是很难,非常顺利的就做完了,学习了很多自控的知识,初步了解了自控实验的做法和系统搭建的流程等等,收获不小
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