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ADEK程序，选择菜单列中的相应实验项目，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。 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所示，其开环传递函数为25 S(0.5S，1) 图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； 1 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“ ”与示波器通道CH1相连接。 OUT2 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。 （4）用matlab进行仿真，把仿真结果与实验结果相对照，看是否一致。 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2所示， 图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 2 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“”与示波器通道CH1相连接。 OUT2 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。 3