R4
Ui R0 R0 · ·· · · ·· · R2 R3 K1 1 K2 T2S+1 Uo R1 C1 C2 Uo
Ui T1S
其中: K1=R1/R0, K2=R4/R3, T1=R2C1, T2=R4C2
图八
⑵比例—微分控制的二阶系统
系统中加入比例微分环节能使系统阻尼比增加，减小超调，同时，闭环零 点将使系统的响应速度加快，调节时间和上升时间都有所减小。
①按图九所示接好线路，先去掉C3，将R4电位器调到最大， 在输入端加上负阶跃信号，记录输出波形；
②并上电容C3，C3=2.2μF观察比例微分对系统性能的影响，并记录输出波形。
R2 C2 C3 R4 Ui R0 R0 ·· ·· · ·· ·· · R1 C1 R3 Uo
5
Ui 1 T1S K1 T2S+1
Uo K2(1+τS) 其中: K1=R2/R1, K2=R4/R3, T1=R0C1, T2=R2C2, τ=R3C3
图九
六、实验结果分析
1.推导典型二阶系统（图八）的闭环传递函数。分析参数变化对输出的影响。 2.分析比例微分对典型二阶系统（图九）输出的影响。
6
实验二 系统频率特性的测试
一、实验目的
1 通过对系统频率特性的测量，验证频率法分析系统的正确性； 2 根据实验数据学会绘制伯德图和乃氏图，并和理论数据进行比较； 3 学习测量系统或环节频率特性的方法。 二、实验仪器
1 ZK—III型自动控制原理模拟实验系统一台； 2 接插线若干。 三、实验内容
系统频率特性的测试线路如下图所示。在不同的频率下测量系统的输入,输出电压值和相位差值。绘制系统的伯德图和乃奎斯特图。 四、实验方法
1 按图接好线路，将正弦信号接到被测系统的输入端和“交流信号”的“输入1”。将被测信号输出端接“交流信号”的“输入2”。
2 松开“测试准备”键，仪器进入交流测试状态。
3 波形选择“正弦波”，在频率为48Hz时，调输入电压为3—5V，并保持不变。 4 通过“频率选择”和“频率微调”选择所需要的频率。
5 根据液晶显示屏的显示值，记录相应参数，填入下表。其中：“有效值1”表示输入电压值，“有效值2”表示输出电压值。 五、实验线路
10K Ui Uo
0.033μ 接交流“输入
接信号发生器，同时接交流“输入1”
· ·· 2”
实验线路图
G(S)=1/(1+TS) 其中：T=RC A(ω)=Uo/Ui
L(ω)=20*lg A(ω) 其中：ω=2πf
7
f(Hz)_ Ui(V) Uo(V) φ 计算lgω 计算L(ω) f(Hz) Ui(V) Uo(V) φ 计算lgω 计算L(ω) 48 482 85 517 152 556 202 642 270 857 361 1142 417 1524
448 2710
L(ω)
lgω
幅频特性
φ
lgω
相频特性
六 根据实验数据画出该电路的伯德图和乃奎斯特图。
8
实验三 自动控制系统性能的校正
一、实验目的
1 了解和观测校正装置对系统稳定性的影响； 2 学习有源校正和无源校正装置的性能。 二、实验仪器
1 ZK—III型自动控制原理模拟实验系统一台； 2 接插线若干。 三、实验步骤
1 实验系统的“测试准备”处于压下状态，Ui为负阶跃信号,其值为负的3V左右； 2 先接一反相器电路(如图一所示)，其输入接负阶跃信号，输出接“测试启动”同时接直流信号的“输入1”端。
3将负阶跃信号接在实验线路的输入端， 再将实验线路的输出端接直流信号的“输入
10k Ui 10k 2”端 ；接好实验电路；关断“负阶跃信号”。 4 选择“采样时间”为4S。系统不稳定时， 选择“量程”为12V；系统稳定时，选择“量
· · Uo 程”为6V，按一下“复位”键，仪器即做好了 图一 反相器 测试准备；
5 重复测量时先关断“负阶跃信号”, 再按一下“复位”键即可； 6 电位器顺时针调节阻值增大；
7 整个实验系统共地，实验系统内部地线可以不接。 四、实验内容
1 无源校正的分析
①按图二所示三阶系统接线，“直流信号”输入方式，量程选12V，采样时间选4S。电位器的值调至最大，加上负阶跃信号，输出为不稳定波形，测量并记录输出波形。
②在三阶不稳定系统的前向通道中（图二中A点）串入“滞后—超前”无源 校正装置如图三所示，调整校正装置的参数RW1（RW1的阻值调到最大），改变参数RW2的阻值（分别调到最大和最小），分别记录系统的输出波形；然后再改变RW1的值（RW1的阻值调到最小），再改变参数RW2的阻值（分别调最大和最小），分别记录系统的输出
9
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