自动控制实验(浙江工商大学)

一.典型环节及其阶跃响应1)比例环节：比例环节的传函为：G(s)=U2(s)/U1(s)=常数K，U0(t)=K2)积分环节：传递函数G(s)=U2(s)/U1(s)=，T=，3)微分环节：传递函数为：G(s)=Ts（T>0）4)惯性环节：传递函数,5）比例积分环节：，6）比例微分环节：，7）比例积分微分环节：，8)振荡环节：传递函数为G(s)＝二.二阶系统阶跃响应开环传递函数：；闭环：积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=1S惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T=R2*C2=0.1S自然频率：；阻尼比：；；；三.三阶系统的瞬态响应和稳定性分析（ROUTH判据）Ⅰ型三阶系统的开环传递函数;闭环传递函数：积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R1*C1；惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T1=R3*C2，K1=R3/R2=1惯性环节（A5单元）的惯性时间常数T2=R4*C3=0.5S，K2=R4/R=500k/R闭环系统的特征方程为：特征方程标准式：四;PID控制器PID控制器各校正环节的作用1)比例调节作用是增大超调量，减少上升时间，减少但不能消除稳态误差。2)积分环节调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。3)微分环节：可以减少超调,减少调节时间，对系统抗干扰不利。五.根轨迹例：num=[1,4,8];den=[118120.3357.5478.5306];G=tf(num,den);rlocus(G)例：G=tf([11],[1110]);subplot(2,1,1);%将画图分成2×1个长方形区域，当前图为第1个长方形区域rlocus(G);subplot(2,1,2);%将画图分成2×1个长方形区域，当前图为第2个长方形区域G_c=feedback(G,1);step(G_c)六.非线性试验1．继电特性特点是：当输入信号大于0时，输出U0=+M，输入信号小于0，输出U0=-M。2.饱和特性特点是：当输入信号较小时，即小于|a|时，电路将工作于线性区，其输出U0=KUi，如输入信号超过|a|时，电路将工作于饱和区，即非线性区，U0=M。3．死区特性特点是：在死区内虽有输入信号，但其输出U0=0，当输入信号大于或小于|△|时，则电路工作于线性区，其输出U0=KUi。继电特性饱和特性死区特性七.采样控制系统分析1.零阶保持器的最大优点是结构简单，容易实现。在计算机控制系统中，D／A变换器同零阶保持器具有相同的功能。零阶保持器的另一个优点是完全适用于非周期采样。2.判断采样控制系统稳定性的充要条件线性连续系统的稳定性的分析是根据闭环系统特征方程的根在S平面上的位置来进行的。如果系统特征方程的根都在左半S平面(即特征根都具有负实部)则系统稳定。S平面和Z平面之间的关系是：S平面左半平面将映射到Z平面上以原点为圆心的单位圆内，S平面的右半平面将映射到Z平面上以原点为圆心的单位圆外。充要条件是：系统特征方程的根必须在Z平面的单位圆内，只要其中有一个特征根在单位圆外，系统就不稳定；当有一个根在Z平面的单位圆上而其他根在单位圆内时，系统就处于临界稳定。也就是说，只要特征根的模均小于1，则系统稳定。3.,积分环节（A3单元）的积分时间常数Ti=R2*C2=0.2S，惯性环节（A5单元）的惯性时间常数T=R1*C1=0.5S，增益K=R1/R3=5。则：采样周期T<0.0823S八：线性控制系统的频域响应分析1.原理是在被测对象的输入端加上正弦信号，待输出稳定后，在输出端可以得到与输入端同频率的正弦信号，但其幅值和相位与输入端不同.幅频特性：│G(jω)│=Ym/Xm(稳态输出与输入振幅之比)，用A(ω)表示，A(ω)＝│G(jω)│相频特性：∠G(jω)=Φ(ω)(稳态输出与输入相位之差)，用φ(ω)表示，φ(ω)=∠G(jω)其中：Ym—输出正弦信号的振幅Xm—输入正弦信号的振幅2.G=tf([7],[1489])ltiview(G)奈魁斯特图:博德图：bode(g1,‘k’)g1=tf([1],[10,1])den=conv([1,1-0.2j],[1,1+0.2j])