西北工业大学：《自动控制原理》课程教学资源（实验指导）实验十三 离散控制系统动态性能和稳定性的混合仿真研究

实验十三离散控制系统动态性能和稳定性的混合仿真研究 一.实验目的 1.掌握用混合仿真方法研究采样控制系统： 2.研究参数变化对采样控制系统的动态性能和稳定性的影响。 二.实验内容 1.搭建原始二阶系统：观测其阶跃响应曲线： 2.向原始二阶系统加入离散控制环节，改变数字控制器的采样控制频率和放大系数， 观测不同参数下的阶跃响应曲线。 三.实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选邦 开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、 CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 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A3、实验电路A5、实验电路A2。 25 原始二阶系统模拟电路如图1-13-1所示，其开环传递函数为 05s+1) 56500K 图1-13-1原始二阶系统模拟电路 (1)设置阶跃信号源： 将阶跃信号区的选择开关拨至“0一5V” B.将阶跃信号区的“0一5V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接： C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0~5V”端子产生阶跃信号。 (2)搭建原始二阶系统模拟电路： A.将实验电路A3的“OUT”端子与实验电路A5的“N53”端子相连接，A5 的“OUT5”与A2的“IN23”相连接，A2的“OUT2”与A3的“IN33”相 连接 B.按照图1131选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4=100K、R5=100K、R6=500K、 R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF

实验十三 离散控制系统动态性能和稳定性的混合仿真研究 一．实验目的 1．掌握用混合仿真方法研究采样控制系统； 2．研究参数变化对采样控制系统的动态性能和稳定性的影响。 二．实验内容 1．搭建原始二阶系统；观测其阶跃响应曲线； 2．向原始二阶系统加入离散控制环节，改变数字控制器的采样控制频率和放大系数， 观测不同参数下的阶跃响应曲线。 三．实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行 ACES 程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择 开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器 CH1、 CH2 两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 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 A3、实验电路 A5、实验电路 A2。 原始二阶系统模拟电路如图 1-13-1 所示，其开环传递函数为 25 s(0.5s+1) 图 1-13-1 原始二阶系统模拟电路 （1） 设置阶跃信号源： A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”； B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接； C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。 （2） 搭建原始二阶系统模拟电路： A．将实验电路 A3 的“OUT3”端子与实验电路 A5 的“IN53”端子相连接，A5 的“OUT5”与 A2 的“IN23”相连接，A2 的“OUT2”与 A3 的“IN33”相 连接； B．按照图 1-13-1 选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4＝100K、R5=100K、 R6=500K、 R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF

将A3的S5、S6、S10,A5的S7、S10,A2的S7、S8、S14拨至开位置： (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的阶跃响应曲线。 2.离散控制二阶系统 实验中所用到的功能区域： 阶跃信号、函数发生器、采样保持器、虚拟示波器、实验电路A3、实验电路A5、 实验电路A2。 离散控制二阶系统模拟电路如图1-13-2所示， CI Ui RI 00R 2.0U R2 OUF 200 采样与零阶保持器 R5 A2 、A2 Uo 图1-13-2离散控制二阶系统模拟电路 (1)设置阶跃信号源： A.将阶跃信号区的选择开关拨至“0~5V”: B.将阶跃信号区的“0~5V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接： C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0~5V”端子产生阶跃信号。 (2) 搭建离散控制二阶系统模拟电路： A.将实验电路A3的“OUT3”端子与采样保持器区的“输入信号”端子相连接， 将采样保持器区的输出信号”端子与A5的IN53”端子相连接，A5的“OUT5” 与A2的“N23”相连接，A2的“OUT2”与A3的“N33”相连接，将函 数发生器区的“初始信号”与采样保持器区的“触发信号1”相连接，将采 样保持器区的“控制信号1”与“采样控制”端子相连接： B.按照图1-13-2选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4=100K、R5=100K、R6=500K、 R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF。 将A3的S5、S6、S10,A5的S7、S10,A2的S7、S8、S14拨至开位置： (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离散控制二阶系统的阶跃响应曲线（可调节 函数发生器区的调频旋钮改变采样频率)。 四.实验结果 根据实验结果绘制图形，并给出结论

1 将 A3 的 S5、S6、S10，A5 的 S7、S10，A2 的 S7、S8、S14 拨至开位置； （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的阶跃响应曲线。 2．离散控制二阶系统 实验中所用到的功能区域： 阶跃信号、函数发生器、采样保持器、虚拟示波器、实验电路 A3、实验电路 A5、 实验电路 A2。 离散控制二阶系统模拟电路如图 1-13-2 所示， 图 1-13-2 离散控制二阶系统模拟电路 （1） 设置阶跃信号源： A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”； B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接； C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。 （2） 搭建离散控制二阶系统模拟电路： A．将实验电路 A3 的“OUT3”端子与采样保持器区的“输入信号”端子相连接， 将采样保持器区的“输出信号”端子与A5的“IN53”端子相连接，A5的“OUT5” 与 A2 的“IN23”相连接，A2 的“OUT2”与 A3 的“IN33”相连接，将函 数发生器区的“初始信号”与采样保持器区的“触发信号 1”相连接，将采 样保持器区的“控制信号 1” 与“采样控制”端子相连接； B．按照图 1-13-2 选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4＝100K、R5=100K、 R6=500K、 R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF。 将 A3 的 S5、S6、S10，A5 的 S7、S10，A2 的 S7、S8、S14 拨至开位置； （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离散控制二阶系统的阶跃响应曲线（可调节 函数发生器区的调频旋钮改变采样频率）。 四．实验结果 根据实验结果绘制图形，并给出结论