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实验七-控制系统的可稳态误差分析
实验七 控制系统的稳态误差分析
实验目的
研究系统在单位阶跃输入下的稳态误差变化。
掌握系统型次及开环增益对稳态误差的影响。
在Multisim仿真平台上建立二阶电路,通过示波器观测控制系统稳态误差变化情况。
二、实验原理及内容
构成下述环节的模拟线路,分析该实验系统的型次和不同增益时对稳态误差的影响。
图1 稳态误差分析电路图
该电路图中选取信号为直流电压源,电阻和电容选用现实原件,运放和电位器选用虚拟原件。
系统的开环传递函数为:
其中:R7为电位器
从系统的开环传递函数知,本系统属于0型系统,并且开环增益,则系统的稳态误差。
三、实验步骤
1、将开关J2断开,电位器R7调到100KΩ进行实验,观察示波器中响应曲线稳态误差的情况(见图2)。
2、将开关J2闭合,调节电位器的数值(利用A键),观测稳态误差的大小变化以及收敛的速度。
(1)当电位器R7为200KΩ时,输出波形见图3
(2)当电位器R7为100KΩ时,输出波形见图4
(3)当电位器R7为50KΩ时,输出波形见图5
图2 J2断开时的稳态误差分析曲线
图3 R7=200KΩ时误差分析曲线
图4 R7=100KΩ时误差分析曲线
实验八 一阶系统频率特性测量
一、实验目的
1、加深了解系统及元件频率特性的物理概念。
2、掌握系统及元件频率特性的测量方法,根据所测得的频率特性做出波特图。
二、实验内容
构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对惯性环节的频率特性的理解,通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
1、 测量原理
若输入信号,则在稳态时,其输出信号为,改变输入信号的角频率值,便可以测得两组随变化的值----和,进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
2、 典型环节测试方框图如下
图1 典型环节测试的方框图
图2 惯性环节的模拟电路图
在惯性环节中,系统的闭环传递函数为:
其中
图3 惯性环节的幅频,相频曲线
三、实验步骤
在惯性环节中,
①令,在Multisim软件中仿真,画得幅频特性曲线,相频特性曲线。
②令在Multisim软件中仿真,画得幅频特性曲线,相频特性曲线。
③在中得到输入输出曲线。
④在中得到输入输出曲线。
四、实验报告
1、 画出被测系统的模拟电路图,计算其传递函数,根据传递函数绘制Bode图。
2、 把上述测量数据列表。
3、 分析测量误差。
实验九 二阶系统频域性能的分析(1)
一、实验目的
1、加深了解二阶系统频率特性的物理概念。
2、掌握二阶系统频率特性的测量方法,应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。
二、实验内容
构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解,通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
1、 测量原理
若输入信号,则在稳态时,其输出信号为,改变输入信号的角频率值,便可以测得两组随变化的值----和,进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
2、 典型环节测试方框图如下
图1 典型环节测试的方框图
图2 振荡环节的模拟电路图
在上述振荡环节中,系统的传递函数为
图3 振荡环节的幅频,相频曲线
实验九 二阶系统频域性能的分析(1)
一、实验目的
1、加深了解二阶系统频率特性的物理概念。
2、掌握二阶系统频率特性的测量方法,应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。
二、实验内容
构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解,通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
1、 测量原理
若输入信号,则在稳态时,其输出信号为,改变输入信号的角频率值,便可以测得两组随变化的值----和,进而可以通过测量值的变化规律得到系统的幅频特性和相频特性。
2、 典型环节测试方框图如下
图1 典型环节测试的方框图
图2 振荡环节的模拟电路图
在上述振荡环节中,系统的传递函数为
图3 振荡环节的幅频,相频曲线
三、实验步骤
在振荡环节中,
令画得此时系统的幅频特性曲线,相频特性曲线。
令画得此时系统的幅频特性曲线,相频特性曲线。
四、实验报告
1、 画出被测系统的模拟电路图,
2、计算其传递函数,
3、根据传递函数绘制Bode图。
实验十 二阶系统频域性能的分析(2)
一、实验目的
1、掌握二阶系统频率特性的测量方法,应用软件中的虚拟仪表绘制二阶系统的波特图。
2、改变二阶系统性能参数,绘制不同参数下的对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线。
二、实验内容
构成下述环节的模拟线路,使用仿真软件中的波特图一加深对震荡环节的频率特性的理解,以及参数的改变队系统性能的影响。
1、 测量原理
若输入信号,则在稳态时,其输出信号为,改变输入信号的角频率值,便可以测得两组随变化的值----和,进
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