東南大學自動控制原理實驗三

東南大學自動掌握試驗室試驗報告課程名稱：門動掌握原理試驗試驗名稱： 閉環(huán)電壓掌握系統(tǒng)爭論院〔系〕：自動化學院專業(yè)：自動化姓名：

學號：試驗室：

試驗組別：同組人員： 試驗時間：2023/11/17評定成績： 批閱教師：一.試驗目的和要求................................................................33二.試驗原理......................................................................33三.試驗方案與試驗步驟............................................................44四.試驗設備與器材配置............................................................55五.試驗記錄......................................................................55六.試驗總結......................................................................66七.預習與答復....................................................................99一.試驗目的和要求試驗目的:問題。會正確實現(xiàn)閉環(huán)負反響。通過開、閉環(huán)試驗數(shù)據說明閉環(huán)掌握效果。報告要求：用文字敘說，工程上，正確實現(xiàn)閉環(huán)負反響的方法。說明試驗步驟〔1〕至〔6〕的意義。畫出本試驗自動掌握系統(tǒng)的各個組成局部，并指出對應元件。你認為本試驗最重要的器件是哪個？作用是什么？4.7K可變電阻為8圈〔Kp=19.2〕時，數(shù)字表的現(xiàn)象和緣由。比較表格中的試驗數(shù)據，說明開環(huán)與閉環(huán)掌握效果。用教材上穩(wěn)態(tài)誤差理論公式E=R/1+Kp〔0型〕計算驗證穩(wěn)態(tài)誤差測量值eo注意：R是轉變的輸入電壓，用數(shù)字表測得。開環(huán)增益Kp在帶了負載以后，實際下降了一半。利用各種實際物理裝置〔如電子裝置、機械裝置、化工裝苣等〕在數(shù)學上的“相像性”，將們在設計掌握系統(tǒng)時，不必爭論每一種實際裝置，而用幾種“等價”的數(shù)學形式來表達、爭論和設計。又由于人本身的自然屬性，人對數(shù)學而言，不能直接感受它的自然物理屬性，這給我們分析和設計帶來了困難。所以，我們又用替代、模擬、仿真的形式把數(shù)學形式再變成“模擬實物”來爭論。這樣，就可以“秀才不出門，遍知天下事”。實際上，在后而的課程里，不同專業(yè)的學生將面對不同的實際物理對象，而系統(tǒng)，替代各種實際物理對象。自動掌握的根本是閉環(huán)，盡管有的系統(tǒng)不能直接感受到它的閉環(huán)形式，如步進電機掌握，專家系統(tǒng)等，從大局看，還是閉環(huán)。閉環(huán)掌握可以帶來想象不到的好處，本試驗就是用開環(huán)和閉環(huán)在負載擾動下的試驗數(shù)據，說明閉環(huán)掌握效果。自動掌握系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，其緣由之一就是取決調整器的構造和算法的設訃〔本課程主要用串聯(lián)調整、狀態(tài)反響〕，本試驗為了簡潔，承受單閉環(huán)、比例調整器K.通過試驗證明：不同的K,對系性能產生不同的影響，以說明正確設計調整器算法的重要性。為了使試驗有代表性，本試驗承受三階〔高階〕系統(tǒng)。這樣，當調整器K值過大時，掌握系統(tǒng)會產生典型的現(xiàn)象一一振蕩。本試驗也可以認為是一個真實的電壓掌握系統(tǒng)。三.試驗方案與試驗步驟如圖接線，建議使用運算放大器U8、U10、U9、Ull、U13。先開環(huán)，即比較器接輸出一端1OOKQ47KQ〔47K上面兩個插孑L〕左Kp=0o14.7KQ,2.4。經認真檢查后接通220伏電源，再翻開+15、-15伏電源開關，彈起紅色按鍵“不鎖零”。按下“階躍按鍵”鍵，調”‘負輸出”端電位器RP2,使”‘交/直流數(shù)字電壓表”的電壓為2.00Vc假設調不到，則對開環(huán)系統(tǒng)進展逐級檢查，找出故障緣由，并記錄。先按表格先調好可變電阻47KQ的規(guī)左圈數(shù)，再調給左電位器RP2,在確?？蛰d輸岀為2.00V的前提下，再加上1KQ的擾動負載。分別右旋調2圈、4圈、8圈后依次測試，測得各數(shù)據填表。留意：為了數(shù)據可比性，加1KQ負載前必需保證電壓是2.00Ve是比較器的輸岀，用數(shù)字表測得。正確推斷并實現(xiàn)反響！〔課堂提問〕理解后閉環(huán)，即反響端電阻100KQ接系統(tǒng)輸出。按表風格可變電阻47KQ的圈數(shù)，再調給左電位器RP2,2.00V的前提下，再加上1KQ的擾動負載，分別右旋調2圈、4圈、8圈依次測試，填表要留意在可變電8圈時數(shù)字表的現(xiàn)象。并用理論證明。將比例環(huán)節(jié)換成積分調整器：將其次運放的10KQ改為100KQ；47KQ可變電阻改為10uF電容，調電位器RP2,確?？蛰d輸出為2.00V后再加載，測輸出電壓值并記錄。試驗線路圖:丄開環(huán)試驗：閉環(huán)電壓掌握系統(tǒng)爭論接線圖*四試驗設備與器材配置THBDC-1試驗平臺五試驗記錄1圈2圈4.7K電阻(Kp=2.4)(Kp=4.8)4圈(Kp=9.6)8圈(Kp=19.2)1.61.8振蕩1.30.70.4振蕩1.3.7.4振蕩開環(huán)空載開環(huán)空載1KQ負載4.7K電阻輸出電壓2.00V1圈(Kp=2.4)1.02(Kp=4.8)4圈(Kp=9.6)8(Kp=19.2)閉環(huán)1.01KQ負載1.01.0輸出電壓2.00V1.7穩(wěn)態(tài)誤差CE1圈 2圈 4圈 8圈R/V

2.8

2.4

2.2 振蕩輸出電壓值：2.0V六.試驗總結試驗數(shù)據處理：穩(wěn)態(tài)誤差理論公式：E=R/1+Kp.R是轉變的輸入電壓，用數(shù)字表測得:1圈：E=2.8/(l+2.4/2)=1.32 圈：E=2.4/(1+4.8/2)=0.74圈：E=2.2/(1+9.6/2)=0.48圈：振蕩試驗結果分析爭論：用文字敘說，工程上，正確實現(xiàn)閉環(huán)負反慣的方法。第三種，假設使用第四種方法會導致飛車。正確實現(xiàn)閉環(huán)負反響的方法為：實現(xiàn)。反之構成加法電路實現(xiàn)。(1)至(6)的意義。意義:步驟一：先進展根本的開環(huán)操作，讓平臺正常工作。步驟二：調整電位器RP2,確保交直流數(shù)字電壓表的電壓能夠調到2.00V步驟三：是在開環(huán)掌握的條件下，測量空載輸出為2V時，加負載時的電壓輸出值。與閉環(huán)掌握下，Kp變化對輸岀量沒有影響。步驟四：正確推斷并實現(xiàn)負反響，確保在閉環(huán)條件下的基準電壓為2V步驟五：閉環(huán)下，使Kp從小變化到大，測量此時的輸出電壓，觀看8圈時數(shù)字表的現(xiàn)象。數(shù)8圈時，輸出電壓值岀現(xiàn)了振蕩不穩(wěn)定的狀況。測量驗證畫出本試驗自動掌握系統(tǒng)的各個組成局部.并指岀對應元件。擾動你認為本試驗最重要的器件是哪個？作用是什么？本試驗最重要的器件時調整器，作用是依據反響的結果對輸入的信號進展凋廿。調整Kp的Kp的條件下，加負載時輸岀電壓值。寫出系統(tǒng)傳遞函數(shù)，用勞斯判據說明：閉環(huán)工作時，4.7K可變電阻為8圈(Kp=19.2)時,數(shù)字表的現(xiàn)象和緣由。比例環(huán)節(jié)：G1(s)=-K慣性環(huán)節(jié):G2(s)=2/(0.2s+l)G3(s)=-l/(0.094s+l)G4(s)=-2.55/(0.05ls+1)單位反響：H(s)=l系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：G(s)=GI(s)G2(s)G3(s)G4(s)/[l+H(s)Gl(s)G2(s)G3(s)G4(s)JG⑸ —83+4S5勞斯表:53 0.0009588 0.345S2 0.0337941+5.1K51 0345-0.0283719*(1+5.1K)1+5.1K>0l+5.1K>0K的范用為：2.19>K>-0.196Kp=5.1Kl<Kp<5.1x2.19=ll.17故滿足以上條件時，系統(tǒng)才穩(wěn)泄。當旋轉8圈時，Kp=19.2>11.17,故系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在復平而右邊內振蕩。比較表格中的試驗數(shù)據，說明開環(huán)與閉環(huán)掌握效果。答：開環(huán)下，加一樣的阻值的負載，在不同增益KP狀況下獲得一樣的輸出電壓，該電壓較空載輸出電壓有明顯偏差，而實現(xiàn)了閉環(huán)掌握后，加一樣阻值的負載，隨著增益KP有限度的增大，輸出電壓越接近空載時輸出電壓.用教材上穩(wěn)態(tài)誤差理論公式E=R/1+Kp〔0型〕計算驗證穩(wěn)態(tài)誤差測量值s留意：R是改變的輸Kp在帶了負載以后，實際下降了一半。答：由數(shù)據可得，開環(huán)增益越大.穩(wěn)態(tài)誤差越小，但開環(huán)增益過大，就會產生系統(tǒng)振蕩。對本系統(tǒng)而言，階躍信號下的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和開環(huán)增益的關系如下：Ap= 七.預習與答復在實際掌握系統(tǒng)調試時，如何正確實現(xiàn)負反響閉環(huán)？答：要實現(xiàn)閉環(huán)負反響，則依據系統(tǒng)在輸入端和反響端的變化狀況，依據變化量決左是相加還是相減。假設輸入信號增加，測量反響信號，假設增加，就將輸入信號與反響信號構