实验五 开环增益与闭环极点对系统性能的影响.docx

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1、实验五开环增益与闭环极点对系统性能的影响一、实验目的1、研究闭环、极点对系统性能的影响；2、研究开环增益对系统性能的影响。二、实验设备1、D1CE-AT-型自动控制系统实验箱一台2、计算机一台3、RS232串口线三、实验原理及电路1 .原始二阶系统实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。2 原始二阶系统模拟电路如图5-1所示(R5=R6=IOoK),系统开环传递函数3 .闭环极点对原始二阶系统的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3、实验电路A4、实验电路A5、实验电路A6。4 给原始二阶系统加

2、入闭环极点后的模拟电路如图5-2所示5 .开环增益K对二阶系统的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。开环增益K对二阶系统影响的模拟电路如图5-3所示,系统开环传递函数为:G(S)=0.k(0.15+1)K=R8R7K=I,7=0.5,例=10闭环传递函数为:一s2+2ns+-52+105+102在开环零点、极点保持不变的情况下，改变开环增益K,系统的阻尼系数，四、实验内容1、搭建原始系统模拟电路，观测系统响应波形，记录超调量。%峰值时间。和调节时间小2、分别给原始系统在闭环情况下加入不同极点，观测加入后的系统响应波形，记录超调量%和调节时

3、间小3、改变开环增益K,取值1,2,4,5,10,20等，观测系统在不同开环增益下的响应波形，记录超调量%和调节时间4。五、实验步骤1 .原始二阶系统阶跃响应实验步骤：(1)设置阶跃信号源：1 .将阶跃信号区的选择开关拨至“05V”；2 .将阶跃信号区的“05V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；3 .按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“05V”端子产生阶跃信号。(2)搭建原始二阶系统模拟电路：根据图5-1搭建二阶系统电路(注意R5取200K)(3)连接虚拟示波器：将实验电路/A2的“OUT2”与示波器通道CH1相连接。(4)输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测原始二阶系统输出响应曲线

4、，记录超调量。%、峰值时间和调节时间4。表1原始二阶系统特性传递函数实测响应曲线超调量b%峰值时间。调节时间4理论值实测值理论值实测值理论值实测值2 .闭环极点对原始二阶系统的影响实验步骤：(1)设置阶跃信号源：1 .将阶跃信号区的选择开关拨至“05V”；2 .将阶跃信号区的“05V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；3 .按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“05V”端子产生阶跃信号。(2)搭建加入闭环极点的二阶系统模拟电路：1.按照步骤1中的（1）、（2）搭建原始二阶系统;2 .加入闭环极点环节。模拟电路中的表示不同的极点环节，请分别将下表中的极点环节加入到原始二阶系统中。C31

5、.OUF5R9=200KR10=200KC3=1.0uF将A4的S5、S13拨至开的位置R9I1I1RIo7G+5)200KC3H1.OUF10(5+10)R9=100KR1O=IOOKC3=1.0uF将A5的S5、S13拨至开的位置R9-17InnKI1RIoIOOK95KC31.QUFB1O5OKA620(S+20)R9=50KRI0=50KC3=1.0uF将A6的S4、S15拨至开的位置R97nC3Q.1UF410200K750G+50)R9=200KR10=200KC3=O.1uF将A4的S5、S15拨至开的位置工(3)连接虚拟示波器:将实验电路AX的“OUTX”与示波器通道CH1相连

6、接。(4)输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测加入闭环极点的二阶系统输出响应曲线，记录超调量。、峰值时间和调节时间4。根据实验结果填写下表表3闭环极点对原始二阶系统的影响极点传递函数实测响应曲线超调量fp峰值时间调节时间4理论值实测值理论值实测值理论值实测值(s+1)2G+2)5(s+5)10(5+10)20(S+20)50G+50)3 .开环增益K对二阶系统的影响实验步骤：(1)设置阶跃信号源：1 .将阶跃信号区的选择开关拨至“05V”；2 .将阶跃信号区的“05V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接;3 .按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“05V”端子产生阶跃信号。(2)搭建原始二

7、阶系统模拟电路:按图5-3搭建二阶系统电路图,/A2模块可采用U8运放单元,K=1(R7=10K,R8=10k),K=2(R7=50K,R8=100k)，K=4(R7=50K,R8=200k)，K=5(R7=50K,R8=25Ok),K=IO(R7=10K,R8=100k),K=20(R7=50K,R8=200k)。(3)连接虚拟示波器：将实验电路/A2的“OUT2”与示波器通道CH1相连接。输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同开环增益K下的二阶系统输出响应曲线，记录超调量a%、峰值时间乙和调节时间4。表4开环增益K对二阶系统的影响开环增益K实测响应曲线超调量%峰值时间,1P调节时间,理论值实测值理论值实测值理论值实测值K=IK=2K=4K=5K=IOK=20六、实验报告1、完善实验步骤中的表格，并绘制出响应曲线。2、分析加入闭环零点、极点后对系统性能有哪些影响？3、分析改变开环增益K后对系统性能有哪些影响？