自控实验报告终极版
自动控制原理课程设计实验报告
一、 实验目的
1、了解自动控制原理的数学和系统稳定验证的方法。
2、了解自动控制系统的放大系数对系统的稳态误差和稳定性的影响。
3、 熟悉MABLAB 系统仿真的应用，加强对MABLAB 软件应用的认识。
二、 实验内容
1、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试用MATLAB 绘制闭环根轨迹图。
33*)2()1()(++=s s K s G
2、两个系统的传递函数分别为：
)65)(1)(254()
144)(3(50)()()1(2
23
2++-++++-=s s s s s s s s s s H s G )
1)(2)(6()
)(133(3)()()2(222
2323+++-+++++=s s s s s s s s s s s s H s G 计算上述所给系统在2=ω和20=ω时的幅频特性)(ωA ，对数幅频特性)(ωL 以及相频特性)(ω?。（用MATLAB 验证） 3、设单位反馈的开环传递函数为
)
15.0)(1()(0++=
s s s K
s G
要求设计一串联校正网络，使校正后系统的开环增益K=5，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB.(用MATLAB 验证)
三、实验步骤及MATLAB 验证仿真
1、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试用MATLAB 绘制闭环根轨迹图。
3
3
*)2()1()(++=s s K s G 解：
3
3
*)2()1()(++=s s K s G
用MATLAB 绘制闭环根轨迹图如下：
程序：
num=conv([1 1],conv([1 1],[1 1])); den=conv([1 2],conv([1 2],[1 2])); sys=tf(num,den); rlocus(sys); grid on
其闭环根轨迹图如下：
2、两个系统的传递函数分别为：
)65)(1)(254()
144)(3(50)()()1(2
23
2++-++++-=s s s s s s s s s s H s G )
1)(2)(6()
)(133(3)()()2(2
22
2323+++-+++++=s s s s s s s s s s s s H s G
(1) 解：
)
(lg 20)(3462541)
14(509
4116)25()
14(950)()()()3)(2)(1)(425()12)(3(50))H(j ()
3)(2)(1)(254()12)(3(50)()(4
22222
222
2
22222
22
ωωωωωωωωωωωω
ωωωωωωωωωωωωωωωωωA L j H j G A j j j j j j j j G s s s s s s s s s H s G =+-+++=
++++-++==++-+-+-=
+--+++-=
当ω<5时,
o
2o
2
o o 90
)2
arctan()arctan()254arctan()2arctan(2)32arctan(-)3
arctan()2arctan())arctan(180(254arctan
90)2arctan(2)3
arctan(-180)(--+--+-=---+----++=ωωωωωωωωωωωωω
ω?
当ω>5时,
o
2o
2
o o 270
)2
arctan()arctan()254arctan()2arctan(2)32arctan(-)3
arctan()2arctan())arctan(180(254arctan
90)2arctan(2)3
arctan(-180)(--+--+-=---+----++=ωωωωωωωωωωωωω
ω?当ω=2时,
87.7904543.6385.2093.15138.6790)2
2
arctan()2arctan()22524arctan()42arctan()322arctan()2(513
.999.2lg 20)2lgA(20)2L(99
.224346254414214450)2(o o 2
4
-=--+-+-=--+-?-+-=≈==≈+?-+++??=
?）
（A 当ω=20时,
9.24027029.8414.8704.1214.17793.162270)2
20
arctan()20arctan()2025204arctan()402arctan()3202arctan()20(7
.31026.0lg 20)20lgA(20)20L(026
.020
4003462544001400201400450)20(o o 2
4
-=--+++-=--+-?-+-=-≈==≈+?-+++??=
?）
（A
用MATLAB 验证如下：
程序：
num=conv(50,conv([1 -3],[4 4 1]));
den=conv([1 4 25 0],conv([1 -1],[1 5 6])); sys=tf(num,den); margin(sys); grid on
其MABLAB 验证图如下：
由计算值和MATLAB 验证可知，当ω=2时，
()()%
032.0%100)
2()
2()2(:16.8251.92L ,87.7)2(513.9)2(99.2)2()2(≈?'-=-='='-===L L L L A L δ??故其误差值分别为，
，仿真值：，，理论值：
%68.3%100)
22()2()2(-≈?'-=
（）
???δ?
当时20=ω
理论值：()()，）（，， 9.240207.3120L 026.020A -=-≈≈? 仿真值：()()，， 241207.3120L -='-='?
故其误差值分别为：()()()
()()()
%
04.0%1002020200
%10020L 20L 20L 2020L -≈?'-==?'-=
???δδ?）（）（
（2）解：)
1)(2)(2)(3()1(3)1)(2)(6())(133(3)()(2
4
2222323+++-++=+++-+++++=s s s s s s s s s s s s s s s s s s s H s G )
1)(2)(2)(3()1(3)()(24
ωωωωωωωωωj j j j j j j H j G +-+-++=
4
2222
22
222222
21)4(9)1(3)1(449)1(3|)()(|)(ωωωωωωω
ωωωωωωωωω+-+++=
+-++++=
=j H j G A )
(lg 20)(ωβωA L =(
)
(
)
()()()
05.027087.247.8155.34827020120arctan 320arctan
20arctan 42077.908.3lg 2020lg 202008
.320
2014209201
20203)20(,
2026.162702arctan 42702
12
arctan 32arctan 2arctan 4)2(18
.35275
lg 20)2(lg 20)2(44
.12
21)42(92)12(23)2(,
22701arctan 3arctan arctan 4)1arctan 180(2arctan )]7arctan(180[3arctan arctan 490)(,
12
4
2
2
2
22
4
2
2
2
2
22
2
-=-+-≈----=≈==≈+-+++??=
=-≈-=----====≈+-+++??=
=----=-+---+--+=>?ω?ωω
ω
ωωω
ω
ωωωωω?ωA L A A L A 时当时当时当用MATLAB 验证如下：
程序：
num=conv(3,conv([1 3 3 1],[1 1 0 0])); den=conv([1 1 -6],conv([1 2 0],[1 1 1])); sys=tf(num,den); margin(sys)； grid on
其MATLAB 验证图如下：(下一页)
由计算值和MATLAB 验证可知; 当时，2=ω
理论值：()()() 26.162,18.32,44.12-≈=≈?L A 验证值：()() 2.162,17.32-='='?L 故其误差值分别为：()%14.3%100)
2()
2(2)2(≈?'-=
L L L L δ
%37.0%100)
2()
2()2()2(≈?'-=???δ?
当时，20=ω
理论值：()()() 05.02077.920L 08.320A -=≈≈?，， 验证值：()() 0512.02041.920L -='='?， 故其误差值分别为：()()()()
%68.3%10020L 20L 2020L ≈?'-=L δ
()()()
%4.2%10020202020-=?'-=???δ?）（
3、设单位反馈的开环传递函数为
)
15.0)(1()(0++=
s s s K
s G
要求设计一串联校正网络，使校正后系统的开环增益K=5，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB.(用MATLAB 验证)
解：设校正后c ω截止频率为r c ''",ω为指标求值，通过串联滞后校正，设滞后校正传递函
数为()s
s
s G c 71671++=
()()())12)(1(10
15.01++=++=
s s s s s s s s G
()()()
12110
++=
ωωωωj j j j G
()2
110
lg
202
2++=ωωωωL
() 902arctan
arctan ---=ω
ωωψ
由()()c
c c r r ωψω''+''''='' ,且()c c ωψ''取为 14- ,得 ()() 541440=+=''-''=''''c r c r ωψω
由()()c c r ''+=''''ωψω 180得 () 126180540-=-=''x ωψ
通过Bode 图得 442.0="c ω
程序： num=[10]; den=[1,3,2,0]; G=tf(num,den); margin(G); grid on
其MATLAB 伯德图如下：
则()1.202
442.01442.0442.010
log
20442.02
≈++='=??
? ?
?"
'L L c ω
所以有：
()()()()()s
s s s s s s s s s s G s G s G c 266.30449.45383.15010
83.15083.1501083.15115.0152
340++++=++?++=
?=
程序：
num1=[10];
den1=[1,3,2,0]; num2=[150.83,10];
den2=[150.83,453.49,304.66,2,0]; G1=tf(num1,den1); margin(G1); hold on
G2=tf(num2,den2); margin(G2); bode(G1,':'); grid on
其MATLAB 验证图如下
()s
s
s G T b bT
l b c c
c 83.1501083.15183.1501.015.010lg 20++=
???==?????''==??? ??"'+得ωω
校正前系统阶跃响应如下：
程序：
num=[10];
den=[1,3,2,0];
G=tf(num,den);
figure(1);
step(feedback(G,1,-1));
grid on
其MATLAB验证图如下
校正后系统阶跃响应如下：
程序：
num=[150.83,10];
den=[150.83,453.49,304.66,2,0]; G=tf(num,den);
figure(1);
step(feedback(G,1,-1));
grid on
其MATLAB验证图如下
校正方法分析：
ω附近很窄的频率范围内在此题中，采用相位超前校正是不怎么有效的，此例在
c
对数幅频和相频特性衰减很快，若采用相位超前校正，虽然校正环节可提供超前相角，ω右移，又将使系统的相位产生较大的滞后量，而使系统的相位裕量不会有但又会使
c
明显的改善。如果采用相位滞后校正，反而能有效改善系统的稳定性，但由于在系统
ω处的相位将会有所滞后，所中串联相位滞后环节后，对数相频特性曲线在穿越频率
c
以，对给定的相位裕量要增加6°~14°作为补充，在这道题里面，通过计算，我们取相位裕量的设计值为40°+14°=54°
在上图中，虚线为较正前系统的对数频率特性曲线，实线为校正后系统的开环伯德图。
4、课程设计的感想和体会
其实，刚开始做这个课程设计的时候，我们组是打算做实物硬件的，大家也很刻苦的去找有关资料，网络上，图书馆，也向周围的同学交流和询问，当大家把做实物硬件所需要物件列成一张清单，去到商场买东西时，却被告知总共需要几百块钱，大伙商量了一下，还是决定先把这个硬件缓一缓，先做软件，对此，我们真是感到抱歉！
做软件时，大伙心里确实有一种畏惧的感觉，总觉得MATLAB软件神通广大，却也深不可测，不过，车到山前必有路，我们需要的是一颗学习的心，就这样，我们在图书馆找了几本有关MATLAB软件应用的书，大伙分工合作，认真看起书来了！
确实，因为有了这些书的帮助，这次软件实验变得容易了很多，不过，具体到整个过程，我们也确实遇到了很多难题，例如在做第二题时，由于刚开始的疏忽，经常算错数，同时也是一些数学知识淡忘的缘故，例如在求角度时，我们所得到结果老是跟真实值相差一定的度数，原来是因为在复平面内根据点求夹角，当点在第二象限时，求出的角度需加上180°；在第三象限时，需减去180°的。同时，在第三题中，我们也犯了一些错，由于对校正有关知识点不熟悉或者是理解不透彻、理解错误···
可是，很幸运地，我们最终还是一一解决了所有的问题。
在这次设计中，我们都学到了好多，如对MATLAB的熟悉与应用，对自动控制原理这门课程的知识点了解也更加透彻了，特别是在发现错误并把它找出来改正的过程中。
除此之外，我们也深刻体会到了，做实验，永远都需要一颗认真、负责的心，需要严谨的态度，就比如我们犯的错误里面，有一些就是由于大意疏忽而造成的，这一点很不应该！同时，在一个小组里面，大家需要互相包容，理解，就像我们本来想做实物硬件却最终不得不取消时，这一点，就需要大伙互相包容和理解了，而不是把全部责任怪罪到某人身上，这一点，我们大家都做的很不错！
自动控制实验报告1
东南大学自动控制实验室 实验报告 课程名称：自动控制原理 实验名称：闭环电压控制系统研究 院（系）：仪器科学与工程专业：测控技术与仪器姓名：学号： 实验室：常州楼五楼实验组别：/ 同组人员：实验时间：2018/10/17 评定成绩：审阅教师： 实验三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。 （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）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。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对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （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，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（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以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。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤：
自控实验报告实验三 线性系统的根轨迹
实验三 线性系统的根轨迹 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB 用于控制系统中的一些基本编程语句和格式。 2. 利用MATLAB 语句绘制系统的根轨迹。 3. 掌握用根轨迹分析系统性能的图解方法。 4. 掌握系统参数变化对特征根位置的影响。 二、实验报告 1．根据内容要求，写出调试好的MATLAB 语言程序，及对应的结果。 2. 记录显示的根轨迹图形，根据实验结果分析根轨迹的绘制规则。 3. 根据实验结果分析闭环系统的性能，观察根轨迹上一些特殊点对应的K 值，确定闭环系统稳定的范围。 4．写出实验的心得与体会。 三、实验内容 请绘制下面系统的根轨迹曲线同时得出在单位阶跃负反馈下使得闭环系统稳定的K 值的范围。 一、 ) 136)(22()(2 2 ++++=s s s s s K s G 1、程序代码： G=tf([1],[1,8,27,38,26]); rlocus (G); [k,r]=rlocfind(G) G_c=feedback(G,1); step(G_c) 2、实验结果：
-8-6 -4 -2 24 6 8 Root Locus Real Axis I m a g i n a r y A x i s selected_point = -8.8815 + 9.4658i k = 1.8560e+04 r = -10.2089 + 8.3108i -10.2089 - 8.3108i 6.2089 + 8.2888i 6.2089 - 8.2888i Time (seconds) A m p l i t u d e selected_point = -9.5640 - 7.6273i k = 1.3262e+04 r = -9.5400 + 7.6518i -9.5400 - 7.6518i 5.5400 + 7.6258i 5.5400 - 7.6258i Time (seconds) A m p l i t u d e
自控实验报告 控制系统串联校正
自动控制原理实验报告（III）
一、实验名称：控制系统串联校正 二、实验目的 1. 了解和掌握串联校正的分析和设计方法。 2. 研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。 三、实验内容 1. 设计串联超前校正，并验证。 2. 设计串联滞后校正，并验证。 四、实验原理 1. 系统结构如图3-1 图3-1 其中G c(s)为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式由模拟机来实现。 2. 系统模拟电路如图3-2 图3-2 各电阻电容取值 R3=2MΩ R4=510KΩ R5=2MΩ C1=0.47μF C2=0.47μF 3. 未加校正时G c s=1 (a >1) 4. 加串联超前校正时G c s=aTs+1 Ts+1 给定 a = 2.44 , T = 0.26 , 则G c s=0.63s+1 0.26s+1 （0 （1）未加校正 （2）超前校正 （3）滞后校正 3. 系统波特图 （1）未加校正环节系统开环传递函数G s= 4 s2+s （2）串联超前校正系统开环传递函数G s= 2.52s+4 0.26s3+1.26s2+s （3）串联滞后校正系统开环传递函数G s= 40s+4 83.33s3 + 84.33s2+s 六、数据分析 1、无论是串入何种校正环节，或者是否串入校正环节，系统最终都会进入稳态，即三个系统都是稳定系统。 2、超前校正：系统比未加校正时调节时间短，即系统快速性变好了，而且超调量也减小了。从频率角度来看，戒指频率减小，相位稳定域度增大，系统稳定性变好。 关于计算机实验报告的参考范文 篇一 一、实验题目 文件和文件夹的管理 二、实验目的 1.熟悉Windows XP的文件系统。 2.掌握资源管理器的使用方法。 3.熟练掌握在Windows XP资源管理器下，对文件（夹）的选择、新建、移动、复制、删除、重命名的操作方法。 三、实验内容 1.启动资源管理器并利用资源管理器浏览文件。 2.在D盘创建文件夹 3.在所创建文件夹中创建Word文件。 4.对所创建文件或文件夹执行复制、移动、重命名、删除、恢复、创建快捷方式及设置共享等操作。 四、实验步骤 （一）文件与文件夹管理 1.展开与折叠文件夹。右击开始，打开资源管理器，在左窗格中点击“+”展开，点击“—”折叠 2.改变文件显示方式。打开资源管理器/查看，选择缩略、列表，排列图标等 3.建立树状目录。在D盘空白处右击，选择新建/文件夹，输入经济贸易学院，依次在新建文件夹中建立经济类1103 4..创建Word并保存。打开开始/程序/word，输入内容。选择文件/另存为，查找D盘/经济贸易学院/1103班/王帅，单击保存 5.复制、移动文件夹 6.重命名、删除、恢复。右击文件夹，选择重命名，输入新名字；选择删除，删除文件 7.创建文件的快捷方式。右击王帅文件夹，选择发送到/桌面快捷方式 8.设置共享文件。右击王帅，选择属性/共享/在网络上共享这个文件/确定 9.显示扩展名。打开资源管理器/工具/文件夹选项/查看/高级设置，撤销隐藏已知文件的扩展名 （二）控制面板的设置。 1.设置显示属性。右击打开显示属性/桌面、屏幕保护程序 2.设置鼠标。打开控制面板/鼠标/按钮（调整滑块，感受速度）、指针 3.设置键盘。打开控制面板/键盘/速度（调整滑块，感受速度）、硬件 4.设置日期和时间打开控制面板/日期和时间 控制理论： 实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真 1. 比例（P ）环节 1.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 1.2 实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)；电路单元U 6，U 12；直流数字电压表(测输入电压)；“THBDC-1”软件 1.3实验数据及实验响应曲线 R 1=100K ，R 2=200K(K=2)，R 0=200K 时 红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o 。 注：为了更好的观测实验曲线，实验时可适当调节软件上的分频系数(一般调至刻度2)和“ ” 按钮(时基自动)，以下实验同样。 2. 积分（I ）环节 2.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 2.2 实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U 6，U 12，直流数字电压表(测输入电压)， “THBDC-1”软件 2.3实验数据及实验响应曲线 R=100K，C=10 uF，R0=200K ，(T=RC=100K×10uF=1)时, 红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。 注：当实验电路中有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零。 3. 比例积分(PI)环节 3.1 实验电路 图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。 3.2实验设备 阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12，直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件 3.3实验数据及实验响应曲线 R1=100K，R2=100K，C=10uF ，R0=200K ，(K= R2/ R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)时 红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。 4. 比例微分(PD)环节 实验报告 课程名称：自动控制原理 实验项目：典型环节的时域相应 实验地点：自动控制实验室 实验日期：2017 年 3 月22 日 指导教师：乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。 2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。 3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。 1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数： K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应：) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图： (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。 2．积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数： TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应： ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照： ① 取R0 = 200K ；C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ；C = 2uF 。 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3．比例积分环节 (PI) (1)方框图： (2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图： (5)理想与实际阶跃响应曲线对照： ①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K；C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t 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 学号12031019 学生姓名毕森森 指导教师 自动控制与测试教学实验中心 实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 实验时间2014.10.28 实验编号29 同组同学无 一、实验目的 1. 了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。 2. 学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。 3. 学习阶跃响应的测试方法。 二、实验内容 1. 建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。 2. 建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。 三、实验原理 1．一阶系统：系统传递函数为： 模拟运算电路如图1- 1所示： 图 1- 1 由图 1-1得 在实验当中始终取R 2= R 1 ，则K=1，T= R 2 C，取时间常数T分别为： 0.25、 0.5、1。 2．二阶系统: 其传递函数为： 令=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示： 图1-2 根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示： 图1-3 取R 2C 1=1 ，R 3C 2 =1，则及ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1 四、实验设备 HHMN-1电子模拟机一台、PC 机一台、数字式万用表一块 五、实验步骤 1. 确定已断开电子模拟机的电源，按照实验说明书的条件和要求，根据计算的电阻电容值，搭接模拟线路； 2. 将系统输入端 与D/A1相连，将系统输出端 与A/D1相； 3. 检查线路正确后，模拟机可通电； 4. 双击桌面的“自控原理实验”图标后进入实验软件系统。 5. 在系统菜单中选择“项目”——“典型环节实验”；在弹出的对话框中阶跃信号幅值选1伏，单击按钮“硬件参数设置”，弹出“典型环节参数设置”对话框，采用默认值即可。 6. 单击“确定”，进行实验。完成后检查实验结果，填表记录实验数据，抓图记录实验曲线。 六、实验结果 1、一阶系统。 自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师： 一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。 （3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0) 实验名称：粉体真密度的测定 粉体真密度是粉体质量与其真体积之比值，其真体积不包括存在于粉体颗粒内部的封闭空洞。所以，测定粉体的真密度必须采用无孔材料。根据测定介质的不同，粉体真密度的主要测定方法可分为气体容积法和浸液法。 气体容积法是以气体取代液体测定试样所排出的体积。此法排除了浸液法对试样溶解的可能性，具有不损坏试样的优点。但测定时易受温度的影响，还需注意漏气问题。气体容积法又分为定容积法与不定容积法。 浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中，测定其所排除液体的体积。此法必须真空脱气以完全排除气泡。真空脱气操作可采用加热(煮沸)法和减压法，或两法同时并用。浸液法主要有比重瓶法和悬吊法。其中，比重瓶法具有仪器简单、操作方便、结果可靠等优点，已成为目前应用较多的测定真密度的方法之一。因此，本实验采用比重瓶法。 一．实验目的 1. 了解粉体真密度的概念及其在科研与生产中的作用； 2. 掌握浸液法—比重瓶法测定粉末真密度的原理及方法； 3．通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 比重瓶法测定粉体真密度基于“阿基米德原理”。将待测粉末浸入对其润湿而不溶解的浸液中，抽真空除气泡，求出粉末试样从已知容量的容器中排出已知密度的液体，就可计算所测粉末的真密度。真密度ρ计算式为： 式中：m 0—— 比重瓶的质重，g ； m s —— (比重瓶+粉体)的质重，g ； m sl —— (比重瓶+液体)的质重，g ； ρl —— 测定温度下浸液密度；g/cm 3； ρ—— 粉体的真密度，g/cm 3； 三．实验器材： l s sl l s m m m m m m ρρ) ()(00----= 东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究 东南大学 《自动控制原理》 实验报告 实验名称：实验三闭环电压控制系统研究 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室： 416 实验组别： 同组人员：实验时间：年 11月 24日评定成绩：审阅教师： 实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）经过实例展示，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）经过开、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）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。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”的数学形式来表示、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，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。因此，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就能够“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对象，而“模拟实物”的实验方式能够做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （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。闭环控制能够带来想象不到的好处，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（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。经过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以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。本实验也能够认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： （1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。 化学实验报告格式模板 （以草酸中h2c2o4含量的测定为例） 实验题目：草酸中h2c2o4含量的测定 实验目的： 学习naoh标准溶液的配制、标定及有关仪器的使用； 学习碱式滴定管的使用，练习滴定操作。 实验原理： h2c2o4为有机弱酸，其ka1=5.9×10-2，ka2=6.4×10-5。常量组分分析时cka1＞10-8，cka2＞10-8，ka1/ka2＜105，可在水溶液中一次性滴定其两步离解的h+： h2c2o4+2naoh===na2c2o4+2h2o 计量点ph值8.4左右，可用酚酞为指示剂。 naoh标准溶液采用间接配制法获得，以邻苯二甲酸氢钾标定： -cook -cooh +naoh=== -cook -coona +h2o 此反应计量点ph值9.1左右，同样可用酚酞为指示剂。 实验方法： 一、naoh标准溶液的配制与标定 用台式天平称取naoh1g于100ml烧杯中，加50ml蒸馏水，搅拌使其溶解。移入500ml试剂瓶中，再加200ml蒸馏水，摇匀。 准确称取0.4~0.5g邻苯二甲酸氢钾三份，分别置于250ml 锥形瓶中，加20~30ml蒸馏水溶解，再加1~2滴0.2%酚酞指示剂，用naoh标准溶液滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。 二、h2c2o4含量测定 准确称取0.5g左右草酸试样，置于小烧杯中，加20ml蒸馏水溶解，然后定量地转入100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。 用20ml移液管移取试样溶液于锥形瓶中，加酚酞指示剂1~2滴，用naoh标准溶液滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。平行做三次。 实验数据记录与处理： 一、naoh标准溶液的标定 实验报告册 课程名称：自动控制原理 指导老师：丁永前 班级： 姓名： 学号： 学期：20 16 —20 17 学年第 1 学期南京农业大学工学院教务处印 实验目录实验一：典型环节的模拟实验 实验二：典型系统瞬态响应和稳定性分析实验三：控制系统的频率特性 实验四：系统校正 实验名称：典型环节的模拟实验 一、实验目的 通过模拟实验电路，结合理论知识感性认识各基本环节在典型信号下的响应。通过实验初步了解实验装置的性能和结构，学会布线、设计和组合单元，学会软件的操作。 二、实验设备基本知识 ①准备：使运放处于工作状态． 将信号源单元（U1 SG）的ＳＴ端（插针）与+5Ｖ端（插针）用“短路块” 短接，使模拟电路中的场效应管（３ＤＪ６）夹断，这时运放处于工作状态． ②阶跃信号的产生： 电路可采用图1一1所示电路．它由“单脉冲单元”（U0sp）及“电位器单元（Ｕ14Ｐ）组成． 图1—1 具体线路形成：在Ｕ 13 ＳＰ单元中，将Ｈ1与十5Ｖ插针用“短路决”短接， Ｈ2插针用排线接至U 14 Ｐ单元的X插针; 在U 14 Ｐ单元中，将 Ｚ插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Ｙ端输出 信号． 以后实验若再用到阶跃信号时，方法同上．不再赘述。 三、实验内容和步骤： （1）观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶成响应曲线。（2）观测ＰＩＤ环节的响应 （3）根据实际搭建的模拟电路图的参数，求解各典型环节的传递函数，在Simulink中进行仿真，给出理论的响应曲线，并与实际响应曲线进行对比分析。 四、写出各典型环节在阶跃信号作用下的输出响应表达式（用参数表示） 1、比例环节：Uo/Ui=K 成绩北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 学院仪器科学与光电工程学院 专业方向惯性技术与导航仪器 班级 学号 学生姓名尧爸爸 指导教师 自动控制与测试教学实验中心 实验四控制系统数字仿真 目录 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、理论计算 (3) 1.求解ζ和主导极点所对应角度β (3) 2.用matlab绘制系统的根轨迹并找到主导极点 (3) 3.求解K值 (4) 四、计算机仿真 (5) 1. 实验程序 (5) ①四阶龙格库塔计算函数：RgKta.m (5) ②stepspecs.m (5) ③主程序test.m (7) 2. 超调量和ts (8) 3.阶跃响应曲线 (8) 五．实验总结 (9) 一、 实验目的 通过本实验掌握利用四阶龙格——库塔法进行控制系统数字仿真的方法，并分析系统参数改变对系统性能的影响。 二、 实验内容 已知系统结构如图4-1 ： 图4-1 若输入为单位阶跃函数，计算当超调量分别为5%，25%，50%时K 的取值（用主导极点方法估算），并根据确定的K 值在计算机上进行数字仿真。 三、 理论计算 1.求解ζ和主导极点所对应角度β ①根据公式：%100%e πξσ-=?，可以解得相应的ξ 2.用matlab 绘制系统的根轨迹并找到主导极点 由cos β=ξ,过原点做倾角为180-β的直线，与系统根轨迹的交点即为系统主导极点。 代码如下： %%绘制跟轨迹和主导极点所在位置 % hold on; num=[1]; dun=[1,10,25,0]; rlocus(num,dun) t=-4:0.001:0; y1=-t*tan(46.37/57.3); y2=-t*tan(66.19/57.3); y3=-t*tan(77.555/57.3); plot(t,y1,t,y2,t,y3); 3.求解K值 由模值方程K?=s?p1|s?p2||s?p3|可解K 西安邮电学院 自动控制原理 实验报告 实验三系统校正 一，实验目的 1.了解和掌握系统校正的一般方法。 2.熟悉掌握典型校正环节的模拟电路构成方法。二．实验原理及电路 1.未校正系统的结构方框图 图1 2.校正前系统的参考模拟方框图 图2 3.校正后系统的结构方框图 图3 4.校正后系统的模拟电路图 图4 三．实验内容及步骤 1.测量未校正系统的性能指标 （1）按图2接线 （2）加入阶跃电压观察阶跃响应曲线，并测出超调量和调节时间，并将曲线和参数记录出来。 2.测量校正系统的性能指标 （1）按图4接线 （2）加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量以及调节时间。 四．实验结果 未校正系统 理论值σ% = 60.4% t s = 3.5s 测量值σ% = 60% t s = 2.8s 校正后系统 理论值σ% = 16.3% t s = 0.35s 测量值σ% = 5% t s = 0.42s 五．心得体会 在课本的第六章，我们学习了线性系统的校正方法，包括串联校正、反馈校正以及复合校正等矫正方法，相对于之前学习的内容，理解起来相对难一些，做起实验来也不容易上手。试验期间，遇到了很多难题，反复调整修改甚至把连接好的电路全都拆了重连，最后终于完成了实验。相对于之前的几次试验，这次实验师最让人头疼的，幸好之前积累了些经验，才使得我们这次实验的时候不至于手忙脚乱，但是也并不轻松。 虽然遇到的困难很多，但是我们却收获的更多，线性系统的校正是自动控制原理中重要的部分，通过理论课的学习，再加上实验课的实践，我终于对这些内容有个系统的理解。 实验报告格式模板 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验的总结，更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字 表达能力，是科学论文写作的基础。因此，参加实验的每位学生，均应及时认真地书写实验报告。要求内容实事求是，分析全面具体，文字简练通顺，誊写清楚整洁。 实验报告内容与格式 （一）实验名称 要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成“验证XXX” ；分析XXX。 （二）所属课程名称 （三）学生姓名、学号、及合作者 （四）实验日期和地点（年、月、日） （五）实验目的 目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 （六）实验内容 这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程? （七）实验环境 实验用的软硬件环境（配置）。 （八）实验步骤 只写主要操作步骤，不要照抄实习指导，要简明扼要。还应该画出实验流程图（实验装置的结构示意图），再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。 （九）实验结果 实验现象的描述，实验数据的处理等。原始资料应附在本次实验主要操作者的实验报告上，同组的合作者要复制原始资料。 对于实验结果的表述，一般有三种方法： 1.文字叙述：根据实验目的将原始资料系统化、条理化，用准确的专业术语客观地描述实验现象和结果，要有时间顺序以及各项指标在时间上的关系。 2.图表：用表格或坐标图的方式使实验结果突出、清晰，便于相互比较， 尤其适合于分组较多，且各组观察指标一致的实验，使组间异同一目了然。每一图表应有表目和计量单位，应说明一定的中心问题。 3.曲线图应用记录仪器描记出的曲线图，这些指标的变化趋势形象生动、直观明了。 在实验报告中，可任选其中一种或几种方法并用，以获得最佳效果。 （十）讨论 根据相关的理论知识对所得到的实验结果进行解释和分析。如果所得到的实验结果和预期的结果一致，那么它可以验证什么理论？实验结果有什么意义？说明了什么问题？这些是实验报告应该讨论的。但是，不能用已知的理论或生活经验硬套在实验结果上；更不能由于所得到的实验结果与预期的结果或理论不符而随意取舍甚至修改实验结果，这时应该分析其异常的可能原因。如果本次实验失败了，应找出失败的原因及以后实验应注意的事项。不要简单地复述课本上的 理论而缺乏自己主动思考的内容。 另外，也可以写一些本次实验的心得以及提出一些问题或建议等。 （十-）结论 结论不是具体实验结果的再次罗列，也不是对今后研究的展望，而是针对这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结，是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断，要简练、准确、严谨、客观。 （十二）鸣谢（可略） 在实验中受到他人的帮助，在报告中以简单语言感谢. （十三）参考资料 详细列举在实验中所用到的参考资料. 格式： 作者年代书名及页数出版社 -150-100 -50 50 实验一 典型环节的模拟研究及阶跃响应分析 1、比例环节 可知比例环节的传递函数为一个常数： 当Kp 分别为0.5，1，2时，输入幅值为1.84的正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号， 相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。 2、 积分环节 积分环节传递函数为： （1）T=0.1(0.033)时，C=1μf (0.33μf )，利用MATLAB ，模拟阶跃信号输入下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033 与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满足理论条件。 3、 惯性环节 i f i o R R U U -=TS 1 CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-=15 20 惯性环节传递函数为： K = R f /R 1,T = R f C, （1） 保持K = R f /R 1 = 1不变，观测T = 0.1秒，0.01秒（既R 1 = 100K,C = 1μf ， 0.1μf ）时的输出波形。利用matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值 较为接近。 T=0.01时 t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3% 由于ts 较小，所以读数时误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近 （2） 保持T = R f C = 0.1s 不变，分别观测K = 1，2时的输出波形。 K=1时波形即为（1）中T0.1时波形 K=2时，利用matlab 仿真得到如下结果： t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3% 读数误差较大 K 理论值为2，实验值4.30/2.28， 1 TS K )s (R )s (C +-= 实验报告格式参考模板 实验名称：粉体真密度的测定 粉体真密度是粉体质量与其真体积之比值，其真体积不包括存在于粉体颗粒内部的封闭空洞。所以，测定粉体的真密度必须采用无孔材料。根据测定介质的不同，粉体真密度的主要测定方法可分为气体容积法和浸液法。 气体容积法是以气体取代液体测定试样所排出的体积。此法排除了浸液法对试样溶解的可能性，具有不损坏试样的优点。但测定时易受温度的影响，还需注意漏气问题。气体容积法又分为定容积法与不定容积法。 浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中，测定其所排除液体的体积。此法必须真空脱气以完全排除气泡。真空脱气操作可采用加热(煮沸)法和减压法，或两法同时并用。浸液法主要有比重瓶法和悬吊法。其中，比重瓶法具有仪器简单、操作方便、结果可靠等优点，已成为目前应用较多的测定真密度的方法之一。因此，本实验采用比重瓶法。 一．实验目的 1. 了解粉体真密度的概念及其在科研与生产中的作用； 2. 掌握浸液法—比重瓶法测定粉末真密度的原理及方法； 3．通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 比重瓶法测定粉体真密度基于“阿基米德原理”。将待测粉末浸入对其润湿而不溶解的浸液中，抽真空除气泡，求出粉末试样从已知容量的容器中排出已知密度的液体，就可计算所测粉末的真密度。真密度ρ计算式为： 式中：m0——比重瓶的质重，g； ms—— (比重瓶+粉体)的质重，g； msl—— (比重瓶+液体)的质重，g；ρl——测定温度下浸液密度；g/cm3；ρ——粉体的真密度，g/cm3； 三．实验器材： 实验仪器：真空干燥器，比重瓶；分析天平；烧杯。实验原料：金刚砂。 四．实验过程 1. 将比重瓶洗净编号，放入烘箱中于110℃下烘干冷却备用。 2. 用电子天平称量每个比重瓶的质量m0。 3. 每次测定所需试样的题记约占比重瓶容量的1/3，所以应预先用四分法缩分待测试样。 4. 取300ml的浸液倒入烧杯中，再将烧杯放进真空干燥器内预先脱气。浸液的密度可以查表得知。 5. 在已干燥的比重瓶里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。 七．实验心得 以往的实验都是比着实验书本操作，而本次实验实验方案则是自己自主完成的，毫无经 12(4 成绩 实验报告 实验二频率特性测试与频域分析法建模实验 实验时间第12周周三上午实验编号 同组同学无 一、实验目的 1.掌握频率特性的测试原理及方法。 2.学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。 二、实验内容 1.测定给定环节的频率特性。 系统模拟电路图及系统结构图分别如图 2.2.1及图 2.2.2。 取Ω===M R R R 10.432，F C C μ121==，Ω==k 101R R 系统传递函数为： 1=K 时，取Ω=K R 10，则10 1010 )(2++= s s s G 2=K 时，取Ω=K R 20，则10 1020 )(2 ++=s s s G 若正弦输入信号为)sin()(1t A t Ui ω=，则当输出达到稳态时，其输出信号为)sin()(20?ω+=t A t U 。改变输入信号频率π ω 2= f 值，便可测得二组2 1 A A 和ψ随f(或ω)变化的 数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 2.根据测定的系统频率特性，确定系统的传递函数。 三、实验原理 1.幅频特性即测量输入与输出信号幅值A 1及A 2，然后计算其比值A 2/A 1。 2.实验采用“李萨如图形”法进行相频特性的测试。以下简单介绍一下这种测试方法的原理。 设有两个正弦信号： )sin()(t X t X m ωω=) sin()(?ωω+=t Y t Y m 若以X (ωt )为横轴，Y (ωt )为纵轴，而以ω作为参变量，则随着ωt 的变化， X (ωt )和Y (ωt )所确定的点的轨迹，将在X -Y 平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上所称的“李萨如图形”，如图2.2.3所示。 图2.2.3李沙育图形 3.相位差角的求法： 对于)sin()(t X t X m ωω=及) sin()(?ωω+=t Y t Y m 当0=t ω时,有0)0(=X ；)sin()0(?m Y Y =即)/)0(arcsin(m Y Y =?,2/0π?≤≤时成立 4.记录实验结果数据填写表2.2.1。 表2.2.1实验结果数据表 编号 1 2 3 … 10 ω A 2/A 1Y 0/Y m 实验报告（5） 实验名 称 实验五线性系统串联校正 实验日期2014-6-6 指导教 师 于海春 一、实验目的 1．熟练掌握用MATLAB 语句绘制频域曲线。 2．掌握控制系统频域范围内的分析校正方法。 3．掌握用频率特性法进行串联校正设计的思路和步骤。 二、预习要求 1．熟悉基于频率法的串联校正装置的校正设计过程。 2．熟练利用MATLAB 绘制系统频域特性的语句。 三、实验内容 1．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为4 ()(1) G s s s = +，试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数120v K s -=，相位裕量050γ=，增益裕量20lg 10g K dB =。 2．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为3 ()(1)k G s s = +，试设计一个合适的滞后校正网络，使系统阶跃响应的稳态误差约为0.04，相角裕量约为045。 3．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为()(1)(2) K G s s s s = ++，试设计一滞后-超前校正 装置，使校正后系统的静态速度误差系数110-=s K v ，相位裕量0 50=γ，增益裕量 dB K g 10lg 20≥。 三、实验结果分析 1．开环传递函数为的系统的分析及其串联超前校正： （1）取K=20，绘制原系统的Bode 图： ①源程序代码： num0=20; den0=[1,1,0]; w=0.1:1000; [gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); [mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); [gm1,pm1,wcg1,wcp1] margin(num0,den0) 自动控制原理 实验报告 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理及内容 (3) 三、实验现象分析 (5) 方法一：matlab程序 (5) 方法二：multism仿真 (12) 方法三：simulink仿真 (17) 实验二线性系统的根轨迹分析 (21) 一、确定图3系统的根轨迹的全部特征点和特征线，并绘出根轨迹 (21) 二、根据根轨迹图分析系统的闭环稳定性 (22) 三、如何通过改造根轨迹来改善系统的品质？ (25) 实验三线性系统的频率响应分析 (33) 一、绘制图1. 图3系统的奈氏图和伯德图 (33) 二、分别根据奈氏图和伯德图分析系统的稳定性 (37) 三、在图4中，任取一可使系统稳定的R值，通过实验法得到对应的伯德图，并据此导 出系统的传递函数 (38) 实验四、磁盘驱动器的读取控制 (41) 一、实验原理 (41) 二、实验内容及步骤 (41) （一）系统的阶跃响应 (41) （二) 系统动态响应、稳态误差以及扰动能力讨论 (45) 1、动态响应 (46) 2、稳态误差和扰动能力 (48) （三）引入速度传感器 (51) 1. 未加速度传感器时系统性能分析 (51) 2、加入速度传感器后的系统性能分析 (59) 五、实验总结 (64) 实验一典型系统的时域响应和稳定性分 析 一、 实验目的 1．研究二阶系统的特征参量（ξ、ωn ）对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、 实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：见图1 图1 (2) 对应的模拟电路图 图2 (3) 理论分析 导出系统开环传递函数，开环增益0 1 T K K = 。 (4) 实验内容 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2)， s 1T 0=， s T 2.01=，R 200 K 1= R 200 K =? 自动控制原理实验报告 学 院 电子信息与电气工程学院 实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.关于计算机实验报告的参考范文
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