实验1 - 闭环电压控制系统研究
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2011-03-25
11:34:14
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实验一 闭环电压控制系统研究
一、实验目的：
（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题
（2）会正确实现闭环负反馈
（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果
二、实验原理：
（1） 利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）数学上的“相似性”，将各种实际物理装
置经过简化、并抽象成数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”
的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对纯数学而言，不能直接感受它的自然
物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把纯数学形式再
变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专
业的学生将面对不同的实际物理装置，而“模拟实物”的实验方式可以举一反三，我们就是用下列“模拟实
物”——电路，也有实际物理装置——电机，替代各种实际物理装置。
（2） 自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，
从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，两个演示实例说明这一点。本实验就是用开
环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取
决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联校正、极点配置），本实验为了简洁，采用单闭环、
比例算法 K。通过实验证明：不同的统 K，对系性能产生不同的影响。说明正确设计调节器算法的重要
性。
（3） 为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器 K 值过大时，控制系统会产生典
型的现象——振荡。本实验可以认为是真实的电压控制系统。
三、实验线路图（模拟实物图）
四、实验步骤：
（1） 如图接线，将线路接成开环形式，即 A 点接地。将调节器 K（47KΩ 电位器）左旋归零，再右旋一圈。
经仔细检查后上电。
（2） 调电位器 RP2，使输出电压为 2V，用实验仪上的数字电压表检测。注意：极性开关向下，阶跃按键压
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hoverseu
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