自動控制理論實驗指導書

2022-09-23 15:51:03 字數 5388 閱讀 7781

1. 觀察訊號

1)將接地夾就近接於待測訊號的地端。

2)將訊號探頭接於待測訊號。

3)調整示波器的輸入幅度檔位選擇開關,選擇合適的檔位使訊號幅度便於觀察。

4)選擇時間「time/div」使波形正確顯示。

5)調節「微調」旋鈕使波形穩定。

2.測量訊號電平幅度

1)將接地夾就近接於待測訊號的地端。

2)將訊號探頭接於待測訊號。

3)調整示波器的輸入幅度檔位選擇開關,選擇合適的檔位使訊號幅度便於觀察。

4)將輸入幅度檔位選擇開關中心的旋鈕順時針旋到底。

5)選擇時間「time/div」使波形正確顯示。調節「微調」旋鈕使波形穩定。

6)將波形水平方向壓縮為重合於y軸的一條豎線,其底端點位於0點,或選擇掃瞄時間使波形為一條水平帶。

7)讀出訊號刻度,其結果值:v=刻度值*幅度檔位倍率

例:幅度檔位倍率=0.1v,刻度值=1.6格

則:測量訊號電平幅度v=0.1*1.6=0.16(v)

3.測量訊號週期、頻率

1)將接地夾就近接於待測訊號的地端。

2)將訊號探頭接於待測訊號。

3)調整示波器的輸入幅度檔位選擇開關,選擇合適的檔位使訊號幅度便於觀察。

4)將「微調」旋鈕順時針旋到底。

5)選擇合適的時間「time/div」使波形正確顯示。

6)將波形水平方向移動,使訊號的頂點、或0點、或其他位置重合於y軸。

7)讀出乙個週期內的訊號刻度值,其週期結果值:t=刻度值*時間檔位倍率

例:時間檔位倍率=0.1ms,刻度值=2

則:t=0.1*2=0.2ms

8)頻率f=1/t,按正確的換算關係換算出頻率值。

f=1/0.2=5(khz)

注意:為了容易換算,時間檔位可選擇1ms(1us),其頻率為1khz(1mhz)。

1.測量訊號週期、頻率

1)將接地夾就近接於待測訊號的地端。

2)將訊號線接「外部輸入」端子,探頭接於待測訊號。

3)按「選單」、「測量」按鈕。

4)按「頻率」或「週期」按鈕。

5)讀出測量值。

2。訊號發生器

1)將接地夾就近接於待輸入訊號的地端。

2)將訊號線接「電壓輸出」端子,探頭接於待輸入訊號位置。

3)按「選單」、「主波」按鈕。

4)按「波形」、「正弦波」按鈕。

5)按「頻率」按鈕,在最下排選擇單位:mhz、khz、hz

6)在數字鍵盤輸入要輸出的頻率值,按ok按鈕。

7)按「幅度」按鈕。

8)在數字鍵盤輸入要輸出的幅度值,按ok按鈕。

9)按「選單」按鈕,顯示並按設定引數輸出訊號。

1. 調0

1)選擇合適檔位,原則是根據估計的電平值,選擇能使指標最大偏轉為宜。

2)將探頭插入調0孔內。

3)調節「調0」旋鈕,使表針指向0位。

2.測量

1)將接地夾就近接於待測訊號的地端。

2)探頭接於待測訊號。

3)讀出測量值。

注意:每次使用前都要調0。

思考題:

1.用訊號發生器輸出乙個1v,100khz的正弦波。

2.用示波器觀察、測量上述訊號,兩者結果有何異同?

3.用毫伏表測量其幅度,與用示波器測量結果有何區別?兩者之間的關係是什麼?

利用運算放大器的基本特性,如:開環增益高,輸入阻抗大、輸出阻抗小等,通過設定不同的反饋網路,可以模擬各種典型環節。

一.實驗目的

● 掌握用運算放大器組成控制系統典型環節的電子電路。

● 觀察幾種典型環節的階躍響應曲線。

● 了解引數變化對典型環節階躍響應的影響。

二.實驗儀器

● thscc-1實驗箱一台。

● 示波器一台。

三.實驗內容

比例(p)環節其方框圖為

g(s)= -uo(s)/ ui(s) =z2/z1=k

當輸入為單位階躍訊號,即ui=-1v時,ui(s)=,則uo(s)=k,所以輸出響應為:

uo(t)=k (t≥0)。

選擇:k=r2/r1=2

實驗步驟:

(1)順時針調節示波器的時間旋鈕,使游標為一直線,並位於0點。

(2)順時針調節實驗箱的旋鈕,使階躍訊號為負。

(3)階躍訊號接到示波器上,調節實驗箱和示波器的幅度旋鈕。使跳變幅度為一格(模擬為-1v)。

(4)接好實驗線路,按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的波形。幅度跳變應為+2v(向上兩格)。

(5)令g(s)=1,重複上述實驗,觀察波形。

(6)將輸入訊號改為方波訊號,重複上述實驗,觀察波形。

g(s)= z2/z1= k/(ts+1)

k= r2/r1,t=r2*c

實驗步驟:

(1)逆時針調節示波器的時間旋鈕和微調旋鈕,使游標為一光點,並位於0點線上。

(2)順時針調節實驗箱的旋鈕,使階躍訊號為負。

(3)階躍訊號接到示波器上,調節實驗箱和示波器的幅度旋鈕。使跳變幅度為為一格(模擬為-1v)。

(4)令g(s)=1/(0.1s+1),

即k=1,取r1=r2。

t=0.1,取r2=100k、c=1uf,則t=105*10-6=0.1。

接好實驗線路,按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的波形。

(5)令g(s)=1/(0.5s+1),重複上述實驗,觀察波形。

g(s)= z2/z1= 1/ts

t=r1*c

實驗步驟:

(1)逆順時針調節示波器的時間旋鈕和微調旋鈕,使游標為一光點,並位於0點線上。

(2)順時針調節實驗箱的旋鈕,使階躍訊號為負。

(3)階躍訊號接到示波器上,調節實驗箱和示波器的幅度旋鈕。使跳變幅度為為一格(模擬為-1v)。

(4)令g(s)=1/0.1s,即t=0.1,取r1=100k、c=1uf,則t=105*10-6=0.1。

接好實驗線路,按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的波形。

(5)令g(s)=1/0.5s,重複上述實驗,觀察波形。

g(s)= z2/z1= k(ts+1)

k=r2/r1,t=r1*c

實驗步驟:

(1)逆順時針調節示波器的時間旋鈕和微調旋鈕,使游標為一光點,並位於0點線上。

(2)順時針調節實驗箱的旋鈕,使階躍訊號為負。

(3)階躍訊號接到示波器上,調節實驗箱和示波器的幅度旋鈕。使跳變幅度為為一格(模擬為-1v)。

(4)令g(s)=0.1s+1,即k=1,t=0.1,取r1=100k、c=1uf,則t=105*10-6=0.1。

接好實驗線路,按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的波形。

(5)令g(s)=0.5s+1,重複上述實驗,觀察波形。

實驗報告:

1. 繪製出各實驗的原理圖,並標明引數。

2. 繪製出各實驗的波形。分析各波形結果。

3. 思考題:慣性環節在什麼條件下,分別近似於積分環節或比例環節?

一.實驗目的

● 觀察一階系統的階躍瞬態響應曲線。

● 測量一階系統的時間常數。

二.實驗儀器

● thscc-1實驗箱一台。

● 示波器一台。

三.實驗內容

uo(t)= 1一e -t/t

t=ro*c=51k*0.1uf=5.1ms

當t=t時,uo(t)=e( 1一e -1)=0.632e,這表示當uo(t)上公升到穩定值的0.632e時,對應的時間就是一階系統的時間常數t。

根據該原理即可求出一階系統的時間常數t。

四.實驗步驟:

(1)順時針調節示波器的時間微調旋鈕到底。

(2)接好實驗線路,使用實驗箱的方波訊號來模擬躍訊號。

(3)方波訊號接到實驗線路輸入端。按下f2按鈕,調節乙個頻率使波形穩定(順時針頻率公升高,反之),並使波形出現平頂和平底(表示電容已經充滿電)。

(4)示波器上,把探頭接輸出端,觀察波形。調節示波器的時間旋鈕使輸出波形穩定。

(5)調節示波器的幅度檔位,使波形的最高點與最低點佔y軸的整數格,例如5格或6格。

(6)在輸出波形上在最大值0.63處,讀出x軸上的時間值,即t值。方法是:x軸的格數乘以時間檔位的值。

例如:從輸入的方波讀出幅度所佔y軸的格數為6。

則6*0.63=3.8

從y軸的3.8處讀出x軸上的時間值為1格,此時時間檔位的值為5ms,則1*5ms=5ms。

五.實驗報告:

1.繪製出實驗的原理圖,並標明引數。

2.繪製出實驗的波形。分析各波形結果。

3.從示波器測出的t值與理論值比較,得出結論。

一.實驗目的

● 熟悉二階系統的組成。

● 確定0<ξ<1、ξ>1二階系統的階躍瞬態響應曲線。

二.實驗儀器

● thscc-1實驗箱一台。

● 示波器一台。

三.實驗內容

典型二階系統一般形式的結構圖和傳遞函式如下:

典型二階系統由慣性環節、積分環節和反號器組成,k=r2/r1,t1=r2c1,t2=r3c2,其閉環傳遞函式為:

而二階系統標準傳遞函式一般形式為:

其中:稱為自然頻率或無阻尼振盪頻率;

ζ稱為阻尼比或相對阻尼係數。

對比上述兩式得:

、 四.實驗步驟:

(1)逆時針調節示波器的時間旋鈕和微調旋鈕,使游標為一光點,並位於0點線上。

示波器的幅度檔位選擇「dc」。

(2)逆時針調節實驗箱的旋鈕,使階躍訊號為正。

(3)階躍訊號接到示波器上,調節實驗箱和示波器的幅度旋鈕。使跳變幅度為為一格(模擬為+1v)。

(4)1<ξ:

令r1=100k、r2=51k、r3=200k、c1=1uf、c2=1uf。k=r2/r1=2,t1=r2c1=51×1=0.051s,t2=r3c2=200×1=0.

2s,即1<ξ=1.4,屬於過阻尼狀態,系統的響應為單調上公升波形。

接好實驗線路。

按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的波形。

ξ=1:屬於臨界阻尼狀態,系統的響應為單調上公升波形。

(5)0<ξ<1:

令r1=50k、r2=100k、r3=200k、c1=1uf、c2=0.1uf。即0<ξ=1/6<1,屬於欠阻尼狀態,系統的響應為衰減**波形。

其中:阻尼自然頻率

、β=ζt

、、按下階躍訊號按鈕,觀察示波器的衰減**波形。

(6)ξ=0:令r3=0,屬於無阻尼狀態,系統的響應為等幅**波形。

五.實驗報告:

1.繪製出實驗的原理圖,並標明引數。

2.繪製出實驗的波形。分析各波形結果。

一.實驗目的

● 了解電訊號的取樣與恢復原理。

● 驗證取樣定理。

二.實驗儀器

實驗室:訊號與系統實驗室

裝置:● thscc-1訊號與系統實驗箱一台。

● 示波器一台。

三.實驗內容

● 將連續的時間訊號進行取樣,觀察取樣後的離散時間訊號波形。

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