自动控制实验指导书..doc

PAGE  PAGE 5 自动控制原理实验指导书 、 邢阳阳 马冬梅 王勇等 重庆邮电大学移通学院 前 言 XMN-2型自动控制原理学习机是在XMN-1型模拟计算机（自动控制学习机）的基础上的改型机。原XMN-1型机能完成的实验内容XMN-2型机均可以完成。 改进的内容如下： （1）将电容 C 的容量缩小十倍，挑选精度提高。将电阻 R 的阻值增大十倍，挑选的精度提高。这样在 RC 常数不变的情况下精度有所提高。 （2）将运算放大器由通用型 LM741 改为 OP07（低失调电压型），使得其电性能得到进一步的提高。例如：Vos 减少 100 倍，Ios 减少 200 倍。（详见本书中 OP07 电性能参数） （3）增加了与 CAE-98 型计算机辅助实验系统的接口。 （4）将运放的调零电位器改为带有锁紧装置电位器。 （5）面板上的标记使操作更为方便。 目 录  TOC \o 1-1 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc364955914 实验一 典型线性环节的模拟 1  HYPERLINK \l _Toc364955915 实验二 二阶系统的阶跃响应 4  HYPERLINK \l _Toc364955916 实验三 线性系统稳定性的研究 7  HYPERLINK \l _Toc364955917 实验四 二阶系统的频率响应 9  HYPERLINK \l _Toc364955918 附录一 12  HYPERLINK \l _Toc364955919 附录二 13  PAGE 1 实验一 典型线性环节的模拟 一、实验目的 1．学习典型线性环节的模拟方法。 2．研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。 二、实验设备 1．XMN-2 型机. 2．示波器或CAE98(见前言)。 3．万用表。 三、实验内容 1．比例环节: 方块图 模拟电路图 图中： 分别求取Ri=1M，Rf=510K(KP=0.5)；Ri=1M，Rf=1M(KP=1)；Ri=510K，Rf=1M(KP=2)时的阶跃响应。 2．积分环节： 方块图 模拟电路图 图中： 分别求取Ri=1M，Cf=1μ(Ti=1 秒)；Ri=1M，Cf=4.7μ(Ti=4.7 秒)；Ri=1M，Cf=10μ(Ti=10.0秒)时的阶跃响应曲线。 3．比例积分环节： 方框图 模拟电路图 图中： 分别求取Ri=Rf=1M，Cf=4.7μ(KP=1，Ti=4.7 秒)；Ri=Rf=1M，Cf=10μ(KP=1，Ti=10 秒)；Ri=2M，Rf=1M，Cf=4.7μ(KP=0.5，Ti=4.7 秒)时的阶跃响应曲线。 4.一阶惯性环节： 方块图 模拟电路图 图中： 分别求取(Ri=Rf=1M，C=1μ(K=1，T=1 秒)；Ri=Rf=1M，C=4.7μ(Kp=1，T=4.7 秒)；Ri=510K，Rf=1M，C=4.7μ(K=2，T=4.7 秒)时的阶跃响应曲线。 四、思考题： 1．设计一个能满足 e1+e2+e3=e。运算关系的实用加法器。 2．一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节；在什么条件下可视为比例环节？ 实验二 二阶系统的阶跃响应 实验目的 1．学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法。 2．研究二阶系统的两个重要参数ζ、ωn对阶跃瞬态响应指标的影响。 实验设备 1．XMN-2 型机。 2．示波器或 CAE98(见前言)。 3．万用表。 三、实验内容 典型二阶系统方块图 其闭环传递函数： 模拟电路图 运算放大器运算功能： 1． 调整 Rf=40K，使 K=0.4(ζ=0.2)；取 R=1M，C=0.47μ，使 T=0.47 秒( ωn =1/0.47)， 加入单位阶跃扰动 X(t)=1(t)V，记录响应曲线 Y(t)，记作①。 2．保持ζ=0.2 不变、阶跃扰动 X(t)=1(t)V 不变，取 R=1M，C=1.47μ，使 T=1.47 秒( ωn =1/1.47)，记录响应曲线 Y(t)，记作②。 3．保持ζ=0.2 不变、阶跃扰动 X(t)=1(t)V 不变，取 R=1M，C=1.0μ，