1控制系統(tǒng)的時域與頻域特性分析(精)

1、扌空帝J系統(tǒng)的 時域與頻域特4生分析2、綜合測評（思考題.實驗操作）。實驗扌艮告具體要求b 實驗名稱：嚴格按照封皮上的實驗名稱填寫p A 二、實驗目的：見講義三、實驗環(huán)境：訂算機.白動控制原理實驗箱四.實驗內(nèi)容與實驗步驟實驗內(nèi)容.原理.原理圖分析及具休實驗步驟。*實驗內(nèi)容與實驗步驟按訓:義中所要求的寫五、實驗過程分析詳細記錄在實冷過程中發(fā)住的故障和河題，并進行故障分析，說明故 除的過程及方法。 聃誅常實驗，記錄、整理相應數(shù)據(jù)衣格、繪制曲線、波形圖等，畀 -曲線耍有加標軸名稱、刻度、單位、圖題（曲線名稱）數(shù)據(jù)耍求有單位六、實驗結(jié)果總結(jié)需買霽碧遲進行分析,完成思考題目總結(jié)實驗的心得體會,并提出按總

2、實加目“J中的條目進行實驗結(jié)果總結(jié)。實驗考核-K實驗報告（預實驗報告）;另外用A4紙寫實驗報告，上側(cè)裝訂；曲線用坐標紙.相應曲線雯用* 標紙；圖農(nóng)必須規(guī)范（包括打卬曲線不規(guī)范處，也耍按規(guī)范修改）（自動控帝J原理實驗箱說明HEUAC-F2型控制理論模擬實驗裝置由計算 機 （實驗軟件）、A/D D/A接口板、模擬 實驗臺和打印機組成。顯示3F打印機計算機（實驗軟件）A/D、D/A接口板模擬實驗臺電源RS23241 行口A/D 接 I I （1、2. 3、4）D/A 接 I 1（1 、2）電源 指示燈電源 開關(guān)各種典吃環(huán)節(jié)一7 cHEU AGF2型 自 動控制尿理實驗系統(tǒng)的實驗箱頁板電瀝貝實驗軟件的

3、使用方法個注意事項1、注意電纜的連接是否牢靠；通訊電纜必須連在COM2上2、在再次點選“開始采樣”按鈕前以及對線路進行更改必須將實驗箱電源關(guān)閉。*3、按照要求填寫相應內(nèi)容，注意填寫值的真正的數(shù)值范4.在數(shù)據(jù)沒有采集完成時不要再點選其他的實驗項目， 免引起采集裝置的工作混亂。 5、出現(xiàn)問題可以按先將實驗箱電源關(guān)閉，重現(xiàn)再做：如 * 仍 不可以將軟件退出，則重新運行。. 6.實驗中，測量點可能由于倒相器的作用（每加一個適 放大器構(gòu)成的環(huán)節(jié)就對前級做了一次倒相），輸岀值可i是，若想測得真正的輸出點，可以在之后串聯(lián)一個增益; 的比例環(huán)節(jié)，比例環(huán)節(jié)的輸出即為的正輸出。1.典型環(huán)節(jié)的階販響應1、控制系統(tǒng)常

4、用的輸入信號有哪些？2、什么是控制系統(tǒng)的動態(tài)過程？什么是1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程？導3、系統(tǒng)的動態(tài)性能指標有哪些？1 4.試寫出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)的傳遞函Mr 數(shù)，并作出相應的階躍響應曲線圖。預習思考題一答案1、控制系統(tǒng)的典型輸入信號有哪些？答：單位階躍、斜坡、加速度、脈沖、正弦函數(shù)。2、什么是控制系統(tǒng)的動態(tài)過程？什么是控制系統(tǒng)的秸 態(tài)過程？i：系統(tǒng)在典型輸入信號作用下，系統(tǒng)輸出量從初始: 態(tài)到最終狀態(tài)的響應過程。系統(tǒng)在典型輸入信號作用下，當時間t趨于無窮時，旁 纟無輸出量的衰現(xiàn)方衣。3、系統(tǒng)的動態(tài)性能指標有哪些？延遲時間、上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間、超 4、試寫岀慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

5、，并作岀林 應的階躍響應曲線圖。 答：U= 1 S(s)KUs) TS TS-h一、 實驗目的 1掌握自動控制原理實驗箱的使用方法；2學習典型環(huán)節(jié)的電路構(gòu)成，了解電路參 數(shù)對環(huán)節(jié)特性的影響；3.學習系統(tǒng)階躍響應的測量方法，并學會 由階躍響應曲線計算典型環(huán)節(jié)的傳遞函 數(shù)；4通過對典型電路分析和實驗，學習用電 路搭建系統(tǒng)模型（傳遞函數(shù)）。二、 實驗內(nèi)容見實驗指導書。2.二階系統(tǒng)階夭響應預習，鬼考題二a 1、試寫岀典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。7 2、試畫出當取不同典型值的二階系統(tǒng) 土 的階躍相應曲線圖。- 3.如何從二階系統(tǒng)階躍相應曲線圖上求出動態(tài)性能指標。緲.實驗目的*5.研究二階系統(tǒng)的兩個重要參

6、數(shù)：阻尼比和無阻尼自然頻率對動態(tài)性能的影響6、學會根據(jù)系統(tǒng)階躍響應曲線確定傳遞 函數(shù)參數(shù)的方法。-二、實驗內(nèi)容 *見實驗指導書.實驗思考題已気口如圖的系統(tǒng)，鬼考下歹!D訶題：1求出給定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（要求寫出詳 細步驟）2.由實驗曲線讀出超調(diào)量和調(diào)整時間，求出 傳遞函數(shù)，并與由模擬電路計算的傳遞函數(shù) 相比較， 分析實驗誤差原因。3、取阻尼比為0,實驗所的曲線是否和理論 相同，說明理由。4、當系統(tǒng)處于過阻尼時，所得到的實際曲線 和理論曲線會產(chǎn)生很大的誤差，分析其原因。3扌空制系統(tǒng)不箋定4生分析務(wù)毀期華粗蹩齋帶茨穩(wěn)定判據(jù)、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)、4線性系2充穩(wěn)定2勺充分必要條件是什么？閉環(huán)系統(tǒng)特征方梓

7、的M有恨均具有負實部，或者，閉環(huán)傳遞函數(shù)的機點妁嚴也位于v.r-s平面。預習思考1、研.預習思考參考答案1、研究控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有什么意義？穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)正常工作的許要條件。因此，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定件，并提出保證系統(tǒng)穩(wěn)怎的條件，是 設(shè)計控制系統(tǒng)的基本要求。2、什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性？時稱統(tǒng)定隨，系穩(wěn)S)，不過點卜統(tǒng)態(tài)作景動丄第其衡動則，平擾，卜原始散響-初發(fā)影冬倫的于若移動超，推擾并希始減反間初衰，時在漸盤統(tǒng)逐穩(wěn)秤系移計n推燙心線的統(tǒng)動3、判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性有哪些方法？實驗目的7.鞏固典型環(huán)節(jié)的電路構(gòu)成，學習利用典型坯 節(jié)搭建控制系統(tǒng)；8.研究系統(tǒng)開環(huán)增益K和時間常數(shù)T對穩(wěn)定性能 影響；.:9、觀察系

8、統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。上實驗內(nèi)蓉11求出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，確定開環(huán)增益 和時間常數(shù)與電路中電阻電容之間的關(guān)系。2、用你所學的穩(wěn)定性判別方法確定系統(tǒng)穩(wěn) 定時K的范圍。3.畫出穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定、不穩(wěn)定三種情況 的響應曲線。4.使系統(tǒng)工作在臨界穩(wěn)定狀態(tài)下，改變時 間常數(shù)，畫岀時間常數(shù)變大、變小兩種情況 的響應曲線。,預習思考k易朝護法和基于頻域法研究控制系統(tǒng)的性能各有2.用頻域法分析系統(tǒng)時，常用的頻率響應圖有哪些？3.什么是相角裕度？什么是幅值裕度？在工程實踐中, 這兩個參數(shù)的取值范圍一般是多少？4、畫出慣性環(huán)節(jié)的漸進幅頻特性。5、畫岀二節(jié)震蕩環(huán)節(jié)的漸進幅頻特性。/預習思考參考答案1、基于時域法和基于頻域法

9、研究控制系統(tǒng)的性能各有什么特點？時域;賓有直觀、準確，并目.可以提供系統(tǒng)時間響應全 部信息。*頻域：1、2、3、44 A 2、用頻域法分析系統(tǒng)時，常用的頻率響應圖有哪些？ 奈奎斯特曲線，對數(shù)頻率特性什么是相角裕度？什么是幅值裕度？在工程實踐中，,這兩個參數(shù)的取值范圍一般是多少系統(tǒng)可正常工作？亠 對J閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)，如果系統(tǒng)開壞相頻特性再滯后1度,丄,則累統(tǒng)將處于臨界穩(wěn)龍狀態(tài)。45-70度刈于閉環(huán)穩(wěn)泄系統(tǒng)，如果系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性再增人h倍,則紊統(tǒng)將處于臨界穩(wěn)立狀態(tài)。實驗目的 A 10、加深了解系統(tǒng)及元件頻率特性的概念。11掌握系統(tǒng)及元件頻率特性的測量方法。實驗內(nèi)蓉若輸入信號（。二1/巾衣】1初，川在穩(wěn)態(tài)刊，其輸出信號”2（y血伽+0）,改交縮入信號的角頻率值便可以測銜兩組隨 e化的值一一和卩，進而可以誦過測量值的變化規(guī)律得到系統(tǒng)的瞬頻特性座U2mm相頻特性。蘭根據(jù)屏幕提示，測量多點輸出與輸入正弦波的振 業(yè)及和位差，并記錄和應數(shù)據(jù)。參考角頻率町在 4貞的基礎(chǔ)上輸入，最后L田iBo