武汉大学《自动控制原理》实验报告

2016～2017学年第一学期

《自动控制原理》实验报告

年级：2014级班号： 姓名： He学号： 成绩：教师： 实验设备及编号： 实验同组人名单：

实验地点：电气工程学院自动控制原理实验室 实验时间：2016年 10月

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目录：

实验一典型环节的电路模拟 .............................................................................................. 3 一、实验目的 ........................................................................................................................... 3 二、实验内容 ........................................................................................................................... 3 三、实验电路图及参数 ........................................................................................................... 3 四、实验分析 ......................................................................................................................... 10 五、实验思考题 ..................................................................................................................... 11 实验二二阶系统的瞬态响应 ............................................................................................ 12 一、实验目的 ......................................................................................................................... 12 二、实验设备 ......................................................................................................................... 12 三、实验电路图及其传递函数 ............................................................................................. 12 四、实验结果及相应参数 ..................................................................................................... 14 五、实验分析 ......................................................................................................................... 16 六、实验思考题 ..................................................................................................................... 16 实验五典型环节和系统频率特性的测量 .......................................................................... 17 一、实验目的 ......................................................................................................................... 17 二、实验设备 ......................................................................................................................... 17 三、传递函数·模拟电路图及波特图 ................................................................................. 17 四、实验思考题 ..................................................................................................................... 22 实验六线性定常系统的串联校正 ..................................................................................... 24 一、实验目的 ......................................................................................................................... 24 二、实验设备 ......................................................................................................................... 24 三、实验电路图及其实验结果 ............................................................................................. 24 四、实验分析 ......................................................................................................................... 28 五、实验思考题 ..................................................................................................................... 28 实验七单闭环直流调速系统 ............................................................................................ 29 一、实验目的 ......................................................................................................................... 29 二、实验设备 ......................................................................................................................... 29 三、PID参数记录表及其对应图像 ...................................................................................... 30 四、PID控制参数对直流电机运行的影响 .......................................................................... 37

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实验一典型环节的电路模拟

一、实验目的

1．熟悉 THKKL-B 型模块化自控原理实验系统及“自控原理软件”的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；

3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。

二、实验内容

1．设计并组建各典型环节的模拟电路；

2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。

三、实验电路图及参数

1．比例（P）环节

比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。 它的传递函数与方框图分别为：

图 1-1比例环节的模拟电路

图中后一个单元为反相器，其中 R0=200k。

当 Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为 K 时的响应曲线如图 1-2 所示。

若比例系数 K=1 时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k。

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若比例系数 K=2 时，电路中的参数取：R1=100k，R2=200k。

图 1-2 比例环节的响应曲线

2．积分（I）环节

积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为：

根据积分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图 1-9 所示。

图 1-3积分环节的模拟电路图中后

一个单元为反相器，其中 R0=200k。

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设 Ui(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为 T 时的响应曲线如图 1-4所示。

若积分时间常数 T=1s 时，电路中的参数取：R=100k，C=10uF(T=RC=100k×10uF=1s)；

若积分时间常数 T=0.1s 时，电路中的参数取：R=100k，C=1uF(T=RC=100k×1uF=0.1s)；

图 1-4积分环节的响应曲线

3．比例积分(PI)环节

比例积分环节的传递函数与方框图分别为：

其中 T=R2C，K=R2/R1

根据比例积分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图 1-10 所示。

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