指導教師：汪婧Email：jingwang08@126.comTel動控制原理實驗主要內容典型環節模擬典型系統模擬串聯校正研究典型環節模擬實驗目的1.熟悉實驗箱及上位機軟件的使用。2.熟悉各典型環節的階躍響應特性及其電路模擬。3.測量各典型環節的階躍響應曲線，并了解參數變化對其動態特性的影響。實驗設備介紹詳見實驗指導書P5welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience比例(P)環節welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience積分(I)環節welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience比例積分(PI)環節比例系數(K)為1、積分系數為TwelcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience比例微分(PD)環節

welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience比例積分微分(PID)環節

比例系數(K)為1、微分系數為TD、積分系數為TI時PID的輸出。welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience慣性環節放大系數(K)為1、時間常數為TwelcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience積分環節接線圖

積分器放電操作:關閉直流穩壓電源，彈起階躍信號發生器自鎖按鈕，按下鎖零按鈕。注意事項1.每次連接線路前要關閉電源總開關。2.連接好線路后，仔細檢查線路是否連接正確、電源有無接反，確認無誤后方可接通電源開始實驗。3.插拔連接導線要按住實驗箱，操作輕點，以免損壞元器件。4.直流電源鈕子開關每次只能開一路。5.積分器放電操作:關閉直流穩壓電源，彈起階躍信號發生器自鎖按鈕，按下鎖零按鈕。6.當出現混亂的曲線時：關閉電源總開關，關掉軟件，重新插拔USB線，多試幾次，以抗干擾。任務按照實驗指導書中的實驗一(P7)開始進行實驗，記錄實驗圖形及數據。下次上課時提交實驗報告，實驗思考題也要寫。預習實驗二回到主要內容介紹典型系統模擬二階系統的瞬態響應實驗目的1.通過實驗了解參數(阻尼比)、的變化對二階系統動態性能的影響。2.掌握二階系統動態性能的測試方法。詳見實驗指導書P11典型系統模擬二階系統的瞬態響應二階系統：用二階常微分方程描述的系統。典型二階系統的微分方程：-典型結構的二階系統：典型系統模擬二階系統的瞬態響應開環傳遞函數為：閉環傳遞函數為：其特征根為：二階系統的特征方程為：二階系統的階躍響應特征方程根根在復平面上位置單位階躍響應00C(t)

t2

1

0

10C(t)tt0t0C(t)t101C(t)t0二階系統的階躍響應welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience不同阻尼比的單位階躍響應二階系統的性能指標0.10.9tr①上升時間tr②峰值時間tptp③超調量%%④過渡過程時間ts誤差帶ts⑤振蕩次數N⑥穩態誤差essess=1-h()二階系統的典型結構二階系統的方框圖其開環傳遞函數為：其中：其閉環傳遞函數為：

可得

，慣性環節積分環節典型系統模擬二階系統的模擬電路圖慣性環節：，，積分環節：，通用單元1通用單元2通用單元3反相器慣性環節積分環節相加器反相器反饋通路，

通用單元1通用單元2通用單元3反相器，電阻測量單元介紹注意事項1.每次連接線路前要關閉電源總開關。2.連接好線路后，仔細檢查線路是否連接正確、電源有無接反，確認無誤后方可接通電源開始實驗。3.插拔連接導線要按住實驗箱，操作輕點，以免損壞元器件。4.直流電源鈕子開關每次只能開一路。5.積分器放電操作:關閉直流穩壓電源，彈起階躍信號發生器自鎖按鈕，按下鎖零按鈕。6.當出現混亂的曲線時：關閉電源總開關，關掉軟件，重新插拔USB線，多試幾次，以抗干擾。任務按照實驗指導書中的實驗二P12開始進行實驗，記錄實驗圖形及數據。實驗完成后整理實驗箱（連接導線，電源線，USB線），請大家不要遺漏。下次上課時提交實驗報告，實驗思考題也要寫。參考實驗指導書，預習實驗六內容回到主要內容介紹串聯校正研究實驗目的1.理解所加校正裝置的結構、特性和對系統性能的影響2.掌握串聯校正幾種常用的設計方法和對系統的實時調試技術。詳見實驗指導書P26串聯校正研究常用校正方法(1)超前校正：利用校正裝置的相位超前特性(2)滯后校正：利用校正裝置的高頻幅值衰減特性(3)滯后超前校正校正裝置被控對象welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience超前校正-零極點對消法被控系統:通用單元1通用單元3通用單元2反相器單元慣性環節積分環節反饋通路性能要求:零極點對消法:使校正變量Gc(S)中的零點抵消被控對象Go(S)中不希望的極點，以使系統的動、靜態性能均能滿足設計要求。校正裝置被控對象welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience超前校正-零極點對消法校正后系統的閉環傳遞函數

，令校正裝置的傳遞函數校正設計:性能要求:welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience超前校正-零極點對消法校正系統:200k400k10k4.7uF電路1510k0.1uF390k1uF510k電路2welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience校正系統:200k400k10k4.7uF電路1校正后系統:通用單元1通用單元3通用單元2反相器單元慣性環節積分環節反饋通路校正前系統:通用單元1通用單元6通用單元3通用單元2反相器單元反饋通路慣性環節積分環節校正單元welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience滯后校正-期望特性校正法性能要求:期望特性校正法:期望的開環對數幅頻特性等于校正裝置的對數幅頻特性和未校正系統開環對數幅頻特性之和。被控系統:通用單元1通用單元3通用單元2反相器單元反饋通路慣性環節慣性環節校正裝置被控對象welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience滯后校正-期望特性校正法性能要求:校正設計:二階系統校正前、校正后的幅頻特性曲線

取校正系統:82k100k10uF比例積分環節82k100k10uF校正系統:校正后系統:校正前系統:通用單元1通用單元3通用單元2反相器單元反饋通路慣性環節慣性環節通用單元1反饋通路通用單元6通用單元3通用單元2反相器單元校正單元慣性環節慣性環節注意事項1.每次連接線路前要關閉電源總開關。2.連接好線路后，仔細檢查線路是否連接正確、電源有無接反，確認無誤后方可接通電源開始實驗。3.插拔連接導線要按住實驗箱，操作輕點，以免損壞元器件。4.直流電源鈕子開關每次只能開一路。5.積分器放電操作:關閉直流穩壓電源，彈起階躍信號發生器自鎖按鈕，按下鎖零按鈕。6.當出現混亂的曲線時：關閉電源總開關，關掉軟件，重新插拔USB線，多試幾次，以抗干擾。任務按照實驗指導書中的實驗六P30開始進行實驗，記錄實驗圖形及數據。實驗完成后整理實驗箱（連接導線，電源線，USB線），請大家不要遺漏。課后提交實驗報告，實驗思考題也要寫。回到主要內容介紹實驗設備介紹“THKKL-6”型控制理論與計算機控制技術實驗箱USB線連接導線短的一端朝上電源線直流穩壓電源作用：主要用于給實驗箱提供電源。描述：有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，它們的開關分別由相關的鈕子開關控制，并由相應發光二極管指示。注意：三個鈕子開關每次只能開一個，實驗中用到±15V/0.5A

。詳見實驗指導書P2鎖零按鈕作用:用于實驗前運放單元中電容器的放電。1.當按下按鈕時，電容器放電。(關閉直流穩壓電源，彈起階躍信號發生器自鎖按鈕，按下鎖零按鈕。)2.當按鈕復位時，此時可以開始實驗。階躍信號發生器作用：用于電路的輸入信號，其輸出電壓范圍約為-15V~+15V。1.當按下自鎖按鈕時，單元的輸出端輸出一個可調的階躍信號(當輸出電壓為1V時，即為單位階躍信號)。2.當按鈕復位時，單元的輸出端輸出電壓為0V。3.單元的輸出電壓可通過實驗箱上的直流數字電壓表或者上位機軟件虛擬示波器來進行測量。需要將直流穩壓電源的±15V鈕子開關撥到“開”需要將直流穩壓電源的±15V鈕子開關撥到“開”交/直流數字電壓表三個量程：200mV、2V、20V。1.當自鎖開關不按下時，它作直流電壓表使用，這時可用于測量直流電壓；2.當自鎖開關按下時，作交流毫伏表使用。通用單元電路“通用單元1”～“通用單元6”“反相器單元”實驗軟件介紹電阻測量單元作用：通過輸出的電壓值來得到未知的電阻值。當鈕子開關撥到×100k位置時，所測量的電阻值等于輸出的電壓值乘以100，單位為千歐。×10k類似。注意：1.電位器選擇左部分或右部分，這樣才可調，選擇兩端則變為一個定值電阻。2.電位器的任一個端子不能同時連接兩條線路，即一個電阻不能同時被兩個電路使用。需要將直流穩壓電源的±15V鈕子開關撥到“開”回到實驗介紹實驗軟件虛擬示波器信號發生器頻譜分析上位機軟件