西华大学《机电控制工程基础》实验指导书

《机电掌握工程根底》试验指导书适用专业: 车辆工程课程代码: 8801870总学时: 4 总学分:编写单位:交通与汽车工程学院编写人:::批准时间: 年 月 日 《机电掌握工程根底》试验指导书 目 录\l“_TOC_250001“试验预习 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2试验一〔试验代码1〕典型系统瞬态响应和稳定性„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4试验三〔试验代码3〕系统校正„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8\l“_TOC_250000“主要参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11-1- 《机电掌握工程根底》试验指导书 实验预习一、 系统软件操作说明1、进入系统TDN-AC/ACSPC微机及试验平台的电源开关，随即进入ACS子名目，键入ACS并回车，屏幕显示如下：1集成操作软件引导界面12，便可进入ACS系统集成软件环境。2、示波器界面及操作界面如以下图2所示。分为功能键提示栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏四个局部。功能键提示栏显示功能键提示，当前可用的功能键用黑色显示。不行用的用灰色显示。数据显示窗口CH1显示第一路，CH2其次路用绿色显示。显示数据乘以0.1即为实际电压值，单位伏特。波形显示窗口显示波形曲线。命令/提示栏承受用户的命令并显示提示信息。2示波器功能界面F1_Run:运行。进入示波器功能后，先要运行程序然后观测波形。此时可将示波器探头接在想要检测的地方，按F1键，观测该处的波形。F2_Stop:终止程序运行。当程序运行后，可用“F2”终止程序运行。留意：终止程序后波形不会-2- 《机电掌握工程根底》试验指导书 F3_PausF3_Pause:暂停。在波形显示时可用“F”保存屏幕上的波形，此时命令/提示栏显示“Paus用“←”键和“→”键可移动游标测量波形数据〔游标显示为一条白线。CH1及CH2数据显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形窗口左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左边的时间值，单位为毫秒。假设期望连续显示波形，可用“F4_Continue”功能键。留意：暂停时程序任在运行。F4_Continue:连续显示波形。当处于暂停状态时可用“F4”键连续波形的显示。F5_Scale+:可将波形横向拉开。F6_Scale_:可将波形横向压缩。F8_Return:返回，退出示波器功能。留意：程序运行或暂停时都不行用“F8”键返回。只有按下“F2_Stop”后，即没有程序运行时才可返回。二、 系统试验平台说明1、试验中有关留意事项〔1〕使运放处于工作状态。将信号源单元〔U SG〕的ST端〔插针〕与＋5V端〔插针〕用“短路块”短接，使模拟电路1中的场效应管〔3DJ6〕夹断，这时运放处于工作状态。〔2〕阶跃信号的产生。电路可承受图3所示电路，它由“单脉冲单元U SP〕及“电位器单元”U P〕组成。13 14在〔U SP〕单元中，将H与+5V插针用“短路块”短接，H插针用排线接至〔U P〕单元的X13 1 2 14插针；在〔U P〕单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最终由插座的Y端输出信号。143阶跃信号的产生对于搭接被控对象时，输入和反响回路中的电阻应尽可能利用试验板上的电位器来实现。试验用的导线，导线头不应拔得太长，以防线线短路。-3- 《机电掌握工程根底》试验指导书 试验一典型系统的瞬态响应〔必做〕和稳定性〔了解〕一、试验目的和任务1、通过模拟试验，定性和定量地分析二阶系统的两个参数Tζ对二阶系统动态性能的影响。2、通过模拟试验，定性和定量地分析系统开环增益K3、观测系统处于稳定、临界稳定和不稳定状况下的输出响应的差异。二、试验内容1Tζ对二阶系统动态性能的影响。2K三、试验仪器、设备及材料TDN-AC/ACS四、试验原理1、典型二阶系统的方块图及传函1-1T0

1s,T1

0.1s,K1

10、5、2.5、1。R(s)R(s)+E(s)1Ts0KTs11C(s)1-G

s

Ks(Ts1)12

1－1Kss(0.111)KsKTT1KTT101

KT1＝开环增益01212TKT110s

n ，其中 , s22n

s2 nn-4-2、模拟电路图：见图1－2-4- 《机电掌握工程根底》试验指导书 1－2K100/1.1R1 102 K1 102 K K

100/R Gs

1s(0.1

s1) s(0.1s1)110K110K1n3、典型三阶系统1-3R(s) E(s)R(s) E(s)1Ts0KTs11KC(s)11-Ts12G

s

1-3K KK,其中K 1 2 (开环增益)s(Ts1)(Ts1) T1 2 04、模拟电路图：见图1-41-4开环传函为GsH(s) 510/R 其中K=510/Rs(0.1s1)(0.51s1)系统的特征方程为1GsH(s)0,s311.96s219.6s19.6K00K11.96R42.6K 系统稳定由Routh判据，得K11.96R42.6K 系统临界稳定K11.96R42.6K 系统不稳定五、主要技术重点、难点1、用示波器观看系统阶跃响应C(t)时，超调量σ％，峰值时间t和调整时间t的测量。p p s2、从系统阶跃响应C(t)波形分析系统稳定性-5- 《机电掌握工程根底》试验指导书 六、试验步骤预备：将信号源单元〔U1 SG〕的插针和＋5V插针用“短路块”短接。11－2R10K。2C(t)，测量并记录超调量σttp p s1－13、分别按R20K;40K;100K转变系统开环增益，观看相应的阶跃响应C(t)，测量并记录性能指标σ％、t、t〔试验前必需按公式计算出〕进展p p s比较。42－2R30K。5、观看系统的阶跃响应，并记录波形。6〔R42.6K;100K〕,观看系统的阶跃响应，记录波形。71－2七、 试验报告要求参数参数σKn工程ζl/sC() C(∞)计算值％p测量值tptsRω计算值测量值计算值测量值阶跃响应曲线KΩl/s100<ζ<120ζ=140ζ>11001－1-6- 《机电掌握工程根底》试验指导书 R(KR(KΩ)K输出波形稳定性3042.61001－2八、 试验留意事项12九、 思考题1、在试验线路中如何确保系统实现负反响？假设反响回路中有偶数个运算放大器，则构成什么反响？2、有那些措施能增加系统的稳定度？它们对系统的性能有什么影响？-7- 《机电掌握工程根底》试验指导书 试验二系统校正一、 试验目的和任务12、学会设计串联校正装置二、 试验内容观看一个二阶系统校正前后的阶跃响应曲线，分析超调量σ％和调整时间t的变化状况。p s三、 试验仪器、设备及材料TDN-AC/ACS四、 试验原理13－1R(s)R(s)+E(s)C(s)-20s(0.5s1)

3－1 n n

%60%p由闭环传函s

4ss22s40 0.158 Ks20l/sv %25%要求设计串联校正装置，使系统满足性能指标：

pt 。Kv

s20l/sGc

s0.5s13－20.05s1R(s)R(s)+E(s)-20s(0.5s1)C(s)3-223-33-4-8- 《机电掌握工程根底》试验指导书 3-3五、 主要技术重点、难点

3-4分析校正装置对系统稳定性和暂态指标的影响。六、 试验步骤1、测量未校正系统的性能指标。3-3σ％和调整时间tp s来。23-4σ％和调整时间t，看是否到达期望值，p s假设未到达，请认真检查接线〔包括阻容值。3、将测出的超调量σ％和调整时间t3-1p s七、 试验报告要求-9- 《机电掌握工程根底》试验指导书 pp〔％〕σ％t〔s〕s响应曲线校正