自动控制原理试验报告

电气工程学院电气工程学院 自动控制原理实验报告自动控制原理实验报告 姓姓名：名：张德海 学学号：号： 13291119 13291119 指导教师：指导教师：王艳 实验日期：实验日期：2015 年 12 月 非线性环节对系统动态过程的影响 一、实验目的一、实验目的 1． 了解非线性环节特性。 2． 了解非线性环节对系统动态过程的响应。 二、实验预习二、实验预习 1．非线性系统和线性系统存在本质差别： （1）线性系统可采用传递函数、频 率特性、脉冲过渡函数等概念，同时由于线性系统的运 动形式和输入幅值、初 始状态无关，通常是在典型输入函数和零初始条件下进行研究。 （2）非线性系 统由于叠加原理不成立，线性系统的上述方法不适用，所以常采用相平面方 法 和描述函数方法进行研究。 2．实验从两方面观察非线性：相轨迹和动态响应 （1）相轨迹：相平面上的点 随时间变化描绘出来的曲线叫相轨迹。相平面的相坐标为c 和 c ， 实验软件 当中给出的就是在此坐标下自动描绘的相轨迹。 初始条件不同，系统的运动趋 势不同，所描绘的相轨迹也会有所不同。 （2）动态响应： 对比有无非线性环 节时系统动态响应过程。 三、实验仪器与设备三、实验仪器与设备 PC 机，XMN-2 型电子模拟机，万用表。 四、实验内容四、实验内容 1． 观察下列非线性环节的相轨迹。 2． 对比有无非线性环节时系统动态响应过程。 五、实验步骤五、实验步骤 1． 熟悉电子模拟机的使用，接好设备电源线。 2． 各运算放大器接成比例器，通电调零。 3． 断开电源，按照模拟线路图接线，不用的运算放大器接成比例器。 4． 将信号源 1(D/Ao)与系统输入端连接，将采集输入 1(A/Do)与系统输出端 C 连接, 将采集输入 2(A/D1)与系统输出端C 连接(此处连接必须谨慎， 不可接错)。 5． 线路接好后，经教师检查后再通电。 6． 在 Windows98 桌面用鼠标双击“自动控制原理实验室”图标后进入本实验 软件系统。 7． 在系统菜单中打开“实验项目”项，选择“非线性实验” 。 (以下为观查 相 轨迹) 8． 选择“相平面分析法” ，然后填写注册表，即参加实验者姓名及学号。填好 后点击“下一步”进入“参数设置” 。 9． 在 “环节类型” 中分别选择 “摩擦特性” ， “饱和特性” 及 “继电器特性 （二） ” 。 并填写各自的参数值。在“高级参数设置”对话框内 ，D/A 接口选择 D/A1， A/D 接口选择 x 为 “接口 00” ，选择 dx 为 “接口 01” , 采样步长 h1,h2,建议为 0.01。 输入，输出时间 t1,t2 建议为 10 秒。秒然后点击“确定” 。 10． 数据分别存盘，及图形打印。 六、实验数据及分析六、实验数据及分析 1 1、单位阶跃响应曲线、单位阶跃响应曲线 1. 无添加非线性环节 2. 摩擦特性环节 3.饱和特性环节 3. 继电特性环节 2 2、相曲线、相曲线 1.无添加非线性环节 2.摩擦特性环节 3.饱和特性环节 4.继电特性环节 七、结论与体会七、结论与体会 本次实验中，我加深了课上所学知识的理解，并运用到生活中；了解了非线 性环节特性。了解了非线性环节对系统动态过程的响应。 同时，也懂得了软件 的使用，通过实验，我知道如何用仿真展示系统的阶跃响应和相曲线，同时也能 借助李沙育图形进行频率分析。 其次还有实际电路搭建与验证，通过试验箱和电 脑可以采集实时数据，结合电脑的高性能处理，便能够得到理论的验证。