实验三、控制系统的稳定性分析

1 实验三、控制系统的稳定性分析 一、实验目的 1．观察系统的不稳定现象。 2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。 二、实验设备 1.EL-AT-II 型自动控制系统实验箱一台 2.计算机一台 三、实验内容 系统模拟电路图如图 3-1 图 3-1 系统模拟电路图 其开环传递函数为: G（s）=10K/s(0.1s+1)(Ts+1) 式中 K1=R3/R2，R2=100K，R3=0～500K；T=RC，R=100K，C=1f 或 C=0.1f 两种情况。 四、实验步骤 1.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的 DA1 输出，电路的输出 U2 接 A/D、D/A 卡的 AD1 输入，将将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 2.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 3.检查 USB 线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出 现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信 正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实 2 验。 4.在实验项目的下拉列表中选择实验三[控制系统的稳定性分析], 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置目的电压U1=1000mV 鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。 5.取R3 的值为50K，100K，200K，此时相应的K=10K1=5，10，20。观察不同R3 值时显示区内的输出波形(既U2 的波形)，找到系统输出产生增幅振荡时相应的R3 及K 值。再把电阻R3 由大至小变化，即R3=200k，100k，50k，观察不同R3 值时显示区内的输出波形, 找出系统输出产生等幅振荡变化的R3及K 值，并观察U2 的输出波形。 6.在步骤5 条件下，使系统工作在不稳定状态，即工作在等幅振荡情况。改变电路中的电容C 由1f 变成0.1f，重复实验步骤4 观察系统稳定性的变化。 7.将实验结果添入下表中： 五、实验结果 1、表格 参数 系统响应曲线 C=1uf R3=50K K=5 R3=100K K=10 R3=200K K=20 C=0.1uf R3=50K K=5 R3=100K K=10 R3=200K K=20 2、曲线图 （1）C=1uf R3=50K K=2 3 （2）R3=100K C=1uf K=10 (3) R3=200K C=1uf K=20 4 (4 ) C=0.1uf R3=50K K=5 (5 ) R3=100K C=0.1uf K=10 5 (6 ) R3=200K C=0.1uf K=20 六、实验总结 6 通过这次实验，我观察了系统的不稳定现象，并了解了系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。通过计算系统的临界放大系数，并与不走 5 中的临界放大系数相比较（实际测得，临界放大系数为 2 .1 2 ，计算系数的放大系数为 2 ），发现相差并不大，在可允许单位误差范围内。