1控制系统的时域与频域特性分析(精)

1、扌空帝J系统的 时域与频域特4生分析2、综合测评（思考题.实验操作）。实验扌艮告具体要求b 实验名称：严格按照封皮上的实验名称填写p A 二、实验目的：见讲义三、实验环境：订算机.白动控制原理实验箱四.实验内容与实验步骤实验内容.原理.原理图分析及具休实验步骤。*实验内容与实验步骤按训:义中所要求的写五、实验过程分析详细记录在实冷过程中发住的故障和河题，并进行故障分析，说明故 除的过程及方法。 聃诛常实验，记录、整理相应数据衣格、绘制曲线、波形图等，畀 -曲线耍有加标轴名称、刻度、单位、图题（曲线名称）数据耍求有单位六、实验结果总结需買霁碧迟进行分析,完成思考题目总结实验的心得体会,并提出按总

2、实加目“J中的条目进行实验结果总结。实验考核-K实验报告（预实验报告）;另外用A4纸写实验报告，上侧装订；曲线用坐标纸.相应曲线雯用* 标纸；图农必须规范（包括打卬曲线不规范处，也耍按规范修改）（自动控帝J原理实验箱说明HEUAC-F2型控制理论模拟实验装置由计算 机 （实验软件）、A/D D/A接口板、模拟 实验台和打印机组成。显示3F打印机计算机（实验软件）A/D、D/A接口板模拟实验台电源RS23241 行口A/D 接 I I （1、2. 3、4）D/A 接 I 1（1 、2）电源 指示灯电源 开关各种典吃环节一7 cHEU AGF2型 自 动控制尿理实验系统的实验箱页板电沥貝实验软件的

3、使用方法個注意事项1、注意电缆的连接是否牢靠；通讯电缆必须连在COM2上2、在再次点选“开始采样”按钮前以及对线路进行更改必须将实验箱电源关闭。*3、按照要求填写相应内容，注意填写值的真正的数值范4.在数据没有采集完成时不要再点选其他的实验项目， 免引起采集装置的工作混乱。 5、出现问题可以按先将实验箱电源关闭，重现再做：如 * 仍 不可以将软件退出，则重新运行。. 6.实验中，测量点可能由于倒相器的作用（每加一个适 放大器构成的环节就对前级做了一次倒相），输岀值可i是，若想测得真正的输出点，可以在之后串联一个增益; 的比例环节，比例环节的输出即为的正输出。1.典型环节的阶販响应1、控制系统常

4、用的输入信号有哪些？2、什么是控制系统的动态过程？什么是1 控制系统的稳态过程？导3、系统的动态性能指标有哪些？1 4.试写出惯性环节、积分环节的传递函Mr 数，并作出相应的阶跃响应曲线图。预习思考题一答案1、控制系统的典型输入信号有哪些？答：单位阶跃、斜坡、加速度、脉冲、正弦函数。2、什么是控制系统的动态过程？什么是控制系统的秸 态过程？i：系统在典型输入信号作用下，系统输出量从初始: 态到最终状态的响应过程。系统在典型输入信号作用下，当时间t趋于无穷时，旁 纟无输出量的衰现方衣。3、系统的动态性能指标有哪些？延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超 4、试写岀惯性环节、积分环节的传递函数

5、，并作岀林 应的阶跃响应曲线图。 答：U= 1 S(s)KUs) TS TS-h一、 实验目的 1掌握自动控制原理实验箱的使用方法；2学习典型环节的电路构成，了解电路参 数对环节特性的影响；3.学习系统阶跃响应的测量方法，并学会 由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函 数；4通过对典型电路分析和实验，学习用电 路搭建系统模型（传递函数）。二、 实验内容见实验指导书。2.二阶系统阶夭响应预习，鬼考题二a 1、试写岀典型二阶系统的闭环传递函数。7 2、试画出当取不同典型值的二阶系统 土 的阶跃相应曲线图。- 3.如何从二阶系统阶跃相应曲线图上求出动态性能指标。缈.实验目的*5.研究二阶系统的两个重要参

6、数：阻尼比和无阻尼自然频率对动态性能的影响6、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递 函数参数的方法。-二、实验内容 *见实验指导书.实验思考题已気口如图的系统，鬼考下歹!D诃题：1求出给定系统的传递函数。（要求写出详 细步骤）2.由实验曲线读出超调量和调整时间，求出 传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数 相比较， 分析实验误差原因。3、取阻尼比为0,实验所的曲线是否和理论 相同，说明理由。4、当系统处于过阻尼时，所得到的实际曲线 和理论曲线会产生很大的误差，分析其原因。3扌空制系统不箋定4生分析務毀期華粗蹩齋帶茨稳定判据、奈奎斯特稳定判据、4线性系2充稳定2勺充分必要条件是什么？闭环系统特征方梓

7、的M有恨均具有负实部，或者，闭环传递函数的机点妁严也位于v.r-s平面。预习思考1、研.预习思考参考答案1、研究控制系统的稳定性有什么意义？稳定性是控制系统正常工作的许要条件。因此，分析系统的稳定件，并提出保证系统稳怎的条件，是 设计控制系统的基本要求。2、什么是系统的稳定性？时称统定随，系稳S)，不过点卜统态作景动丄第其衡动则，平扰，卜原始散响-初发影冬倫的于若移动超，推扰并希始减反间初衰，时在渐盘统逐稳秤系移計n推烫心线的统动3、判断系统的稳定性有哪些方法？实验目的7.巩固典型环节的电路构成，学习利用典型坯 节搭建控制系统；8.研究系统开环增益K和时间常数T对稳定性能 影响；.:9、观察系

8、统的不稳定现象。上实验内蓉11求出系统开环传递函数，确定开环增益 和时间常数与电路中电阻电容之间的关系。2、用你所学的稳定性判别方法确定系统稳 定时K的范围。3.画出稳定、临界稳定、不稳定三种情况 的响应曲线。4.使系统工作在临界稳定状态下，改变时 间常数，画岀时间常数变大、变小两种情况 的响应曲线。,预习思考k易朝护法和基于频域法研究控制系统的性能各有2.用频域法分析系统时，常用的频率响应图有哪些？3.什么是相角裕度？什么是幅值裕度？在工程实践中, 这两个参数的取值范围一般是多少？4、画出惯性环节的渐进幅频特性。5、画岀二节震荡环节的渐进幅频特性。/预习思考参考答案1、基于时域法和基于频域法

9、研究控制系统的性能各有什么特点？时域;宾有直观、准确，并目.可以提供系统时间响应全 部信息。*频域：1、2、3、44 A 2、用频域法分析系统时，常用的频率响应图有哪些？ 奈奎斯特曲线，对数频率特性什么是相角裕度？什么是幅值裕度？在工程实践中，,这两个参数的取值范围一般是多少系统可正常工作？亠 对J闭环稳定系统，如果系统开坏相频特性再滞后1度,丄,则累统将处于临界稳龙状态。45-70度刈于闭环稳泄系统，如果系统开环幅频特性再增人h倍,则紊统将处于临界稳立状态。实验目的 A 10、加深了解系统及元件频率特性的概念。11掌握系统及元件频率特性的测量方法。实验内蓉若输入信号（。二1/巾衣】1初，川在稳态刊，其输出信号”2（y血伽+0）,改交缩入信号的角频率值便可以测衔两组随 e化的值一一和卩，进而可以诵过测量值的变化规律得到系统的瞬频特性座U2mm相频特性。兰根据屏幕提示，测量多点输出与输入正弦波的振 业及和位差，并记录和应数据。参考角频率町在 4貞的基础上输入，最后L田iBo