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实 验 报 告

系

姓名 预定时间

实验名称 典型环节的时域响应 信息院 侯婷婷 2012/4/1 专业 学号 实验时间 自动化 0909121227 2014/4/1 班 授课老师 实验台号 1203 李志民 28

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自动控制原理实验

专业

班级

姓名

学号

实验时间：20xx.10—20xx.11

一、

实验目的和要求：

通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。

二、 实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明

自动控制实验系统 一套

计算机 （已安装虚拟测量软件---LABACT） 一台

椎体连接线 18根

典型环节实验

（一）、实验目的：

1、 了解相似性原理的基本概念。

2、 掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。

3、 掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环节的参数（K、T）。

4、 学会时域法测量典型环节参数的方法。

（二）、实验内容：

1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。

2、在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出之间的时域数学关系。

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线性系统的频域分析

一、实验目的

1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。

2．掌握控制系统的频域分析方法。

二、实验内容

1．典型二阶系统

绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。

解:

程序如下:

num=[0   0   36];den1=[1 1.2 36];den2=[1 3.6 36];

den3=[1 6 36];den4=[1 9.6 36];den5=[1 24 36];

w=logspace(-2,3,100);

bode(num,den1,w)

grid

hold

bode(num,den2,w)

bode(num,den3,w)

bode(num,den4,w)

bode(num,den5,w)

分析：随着的增大,伯德图在穿越频率处的尖峰越明显,此处用渐近线代替时误差越大.

2．系统的开环传递函数为

绘制系统的Nyquist曲线、Bode图和Nichols图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。

解: 程序如下

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自动控制原理实验

                

一、   实验目的

（1）   了解数字PID控制的特点，控制方式。

（2）   理解和掌握连续控制系统的PID控制算法表达式。

（3）了解和掌握用试验箱进行数字PID控制过程。

（4）       观察和分析在标PID控制系统中，PID参数对系统性能的影响。

二、   实验内容

1、数字PID控制

一个控制系统中采用比例积分和微分控制方式控制，称之为PID控制。数字PID控制器原理简单，使用方便适应性强，可用于多种工业控制，鲁棒性强。可以用硬件实现，也可以用软件实现，也可以用如见硬件结合的形式实现。PID控制常见的是一种负反馈控制，在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。模拟PID控制框图如下：

输出传递函数形式：

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电气工程学院

一、设计内容及要求

1、设计内容

已知单位反馈系统的开环传递函数为，当时，其，要求，。试利用有源串联超前校正网络进行系统校正。

2、设计要求

1）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；

2）根据计算结果确定有源超前网络元件参数R、C值；

3）设计原系统模拟电路、校正后系统电路；

4）徒手绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；

5）搭建电路，输入阶跃信号，记录校正前、后系统的阶跃响应曲线，分析结果；

6）利用Matlab仿真软件辅助分析设计，并验算设计结果，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；

7）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；

8）设计完成后提交设计报告，内容包括：理论计算设计过程及结果、仿真设计过程及结果、确定校正装置参数的过程，最后说明校正装置的作用；

9）手写设计报告，Matlab仿真结果打印。

二、参考资料

[1]《自动控制原理》教材；

[2]《自动控制原理实验指导书》；

[3] Matlab相关书籍；

三、设计计划（20##年12月5日~18日）

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《自动控制原理》课程设计

指导教师：时国平孙佐

20##年5月

目录

1、课程教学目的…………………………………………………3

2、课程设计内容及基本要求……………………………………3

2.1、课程设计内容………………………………………………………3

2.2、设计基本要求………………………………………………………3

3、所选设计题……………………………………………………4

4、未校正系统分析………………………………………………4

4.1、绘画开闭环零极点图………………………………………………4

4.2、绘画根轨迹，并分析随根轨迹增益变化的性能…………………6

4.3、作出单位阶跃响应，并分析性能指标……………………………7

4.4、绘出开环bode图，并分析频域性能指标 ………………………9

5、选定合适的校正方案…………………………………………10

5.1、分析…………………………………………………………………11

5.2、设计串联滞后校正网络的步骤……………………………………11

5.3、参数计算……………………………………………………………11

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自动调节系统频域分析

班级    11081801 

学号   1108180135

姓名     王佳炜  

日期    2014.1.5  

线性系统的频域分析

一、实验目的

1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。

2．掌握控制系统的频域分析方法。

二、实验内容

1．典型二阶系统

绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。

解:

程序如下:

num=[0   0   36];den1=[1 1.2 36];den2=[1 3.6 36];

den3=[1 6 36];den4=[1 9.6 36];den5=[1 24 36];

w=logspace(-2,3,100);

bode(num,den1,w)

grid

hold

bode(num,den2,w)

bode(num,den3,w)

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成绩       

北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

学    院     自动化科学与电气工程学院            

专业方向        电气工程及其自动化           

班    级             120311                 

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