自动控制原理实验报告.docx
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自动控制原理实验报告.docx
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自动控制原理实验报告
大连理工大学
本科实验报告
课程名称:
自动控制原理实验A
学部:
电子信息与电气工程
专业:
自动化辅修
班级:
学号:
学生姓名:
2017年3月9日
实验项目列表
序号
实验项目名称
专业
学时
成绩
指导教师
预习与操作
报告
结果
1
典型线性环节的模拟
2
2
二阶系统的阶跃响应
2
3
线性系统的时域响应与稳态误差分析
4
4
线性系统稳定性研究与根轨迹分析
4
5
二阶系统的频率响应与频率特性测量
2
6
控制系统的综合校正
4
7
采样系统的分析与设计
4
8
非线性控制系统分析
2
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
总计
学分:
1
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
典型线性环节的模拟
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
三、实验步骤
1.比例环节模拟电路图及参数计算方法
2.积分环节模拟电路图及参数计算方法
3.比例积分环节模拟电路图及参数计算方法
4.比例微分环节模拟电路图及参数计算方法
5.微分环节的模拟电路图及参数计算方法
6.比例积分微分环节模拟电路图及参数计算方法
7.一阶惯性环节模拟电路图及参数计算方法
四、实验数据记录表格
1.比例环节
Ri
Rf
Ei
Eo
2.积分环节
Ri
Cf
Ei
Eo
3.比例积分环节
Ri
Rf
Cf
Ei
Eo1
Eo2
4.比例微分环节
Ri
Rf
R1
R2
C
Ei
Eo1
Eo2
5.比例微分积分环节
Ri
Rf
R1
R2
Cf
C
Ei
Eo1
Eo2
6.一阶惯性环节
Ri
Rf
Cf
Ei
Eo1
Eo2
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
典型线性环节的模拟
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
1.比例环节的阶跃响应曲线
2.积分环节的阶跃响应曲线
3.比例积分环节的阶跃响应曲线
4.比例微分环节的阶跃响应曲线
5.微分环节的阶跃响应曲线
6.比例积分微分环节的阶跃响应曲线
7.惯性环节的阶跃响应曲线
六、实验结果与分析
七.思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
二阶系统的阶跃响应
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
画出二阶系统的模拟电路图,如何通过改变电路中的阻、容值来改变二阶系统的参数?
三、实验步骤
1.在学习机上模拟二阶系统,仔细连线,不要发生错误
2.取二阶系统的阻尼比ζ=0.2,时间常数T=0.47秒,求二阶系统的单位阶跃响应
3.取二阶系统的阻尼比ζ=0.2,时间常数T=1.47秒,求二阶系统的单位阶跃响应
4.取二阶系统的阻尼比ζ=0.2,时间常数T=1.0秒,求二阶系统的单位阶跃响应
5.取二阶系统的阻尼比ζ=0.4,时间常数T=1.0秒,求二阶系统的单位阶跃响应
6.取二阶系统的阻尼比ζ=0.7,时间常数T=1.0,求二阶系统的单位阶跃响应
7.取二阶系统的阻尼比ζ=1,时间常数T=1.0,求二阶系统的单位阶跃响应
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
二阶系统的阶跃响应
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
标示出每条曲线的峰值、峰值时间、调整时间,计算最大超调量。
六、实验结果与分析
将①、②、③曲线对比分析,③、④、⑤、⑥曲线对比分析。
将③、⑤中的峰值、峰值时间、调整时间与理论值比较。
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
线性系统的时域响应与稳态误差分析
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
在实验内容1、2、3、4题中选一题,5、6、7题中选一题,完成理论计算。
绘制出实验所用的模拟电路图。
三、实验步骤
见实验讲义。
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
线性系统的时域响应与稳态误差分析
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
根据实验记录的表格整理实验数据,求出性能指标及稳态误差。
六、实验结果与分析
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
线性系统稳定性研究与根轨迹分析
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
本实验所要研究的三阶系统是由什么基本环节串联而成?
对照三阶系统的方框图和模拟电路图,弄清每个环节的比例系数和时间常数与电路元件参数的关系。
清楚本实验中参数α的含义,什么是临界开环比例系数?
如何测得?
在MATLAB下绘制系统根轨迹的函数是什么?
掌握其使用方法。
三、实验步骤
按先改变时间常数对稳定性的影响再改变K对稳定性的影响的次序实验。
注意:
改变一个参数时另一个参数要保持临界时的状态不变。
分别绘制在α=1、2、5时系统的根轨迹。
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
线性系统稳定性研究与根轨迹分析
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
六、实验结果与分析
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
二阶系统的频率响应与频率特性测量
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
思考:
如何测取频率响应?
取稳态值还是瞬态值?
如何从响应曲线上得出两个信号的相位差?
已知系统方框图如上图所示,如何通过频率响应求其闭环频率特性?
如何求取其开环频率特性?
给定系统在闭环情况下是稳定的。
请给出测量方案。
取实验内容之一作为被测对象,绘制出模拟电路图,选择好测试的频率范围。
实验时用excel记录数据,记录输入输出信号的幅值、峰值时间,同时求出幅频与相频特性,实验前设计好excel表格。
三、实验步骤
1.在学习机上模拟二阶系统,保证参数正确
2.用计算机生成正弦波作为输入信号
3.改变输入信号的频率,逐点完成测试
四、实验数据记录
实验数据填入设计好的excel表格。
注意:
1.在输出曲线上读取有效数据
2.读取数据时,注意输入输出曲线的相位次序
3.幅值取正负峰值的平均值
4.输入频率由频率和角频率任选其一
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
二阶系统的频率响应与频率特性测量
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
根据实验记录的表格整理实验数据,绘制Bode图,若为闭环频率特性,标出Mr、ωr。
若为开环频率特性,求出相位裕量
与剪切频率
。
六、实验结果与分析
根据所绘Bode图分析二阶系统最大百分比超调量与调整时间等主要时域性能指标。
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
控制系统的综合校正
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
在实验内容中选择类型不同的二题(超前+滞后、超前+带前置滤波器或滞后+带前置滤波器),按内容的校正要求做好理论计算,求出校正网络的传递函数,若选择模拟实验,绘制出实验所用的模拟电路图。
三、实验步骤
1.未加校正环节前系统的阶跃响应;
2.单独测取校正环节的阶跃响应特性(模拟或仿真);
3.将设计好的校正环节加到原被控系统中,求取阶跃响应,记录性能指标。
4.选择实际控制系统实验的观察校正网络在球杆或磁悬浮系统中应用,观察效果,记录响应过程及稳态误差。
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
控制系统的综合校正
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
对照校正前后的阶跃响应曲线,求性能指标。
六、实验结果与分析
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
_
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
采样控制系统分析与设计
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
按选择的实验内容,做好理论计算,求出符合要求的K与T的值,要详细写明所用的方法与过程。
绘制被控对象的模拟电路图。
发散振荡状态下的K或T不宜选的过大,只比理论计算出的临界值稍大即可。
三、实验步骤
1.内容1或2,完成表中要求的实验内容。
(选一)
内容1实验数据
采样周期T(ms)
(%)
稳定性
输出波形
15
30
90
内容2实验数据
采样周期T(s)
(%)
稳定性
输出波形
衰减振荡
衰减振荡
发散振荡
2.内容3,完成表中要求的实验内容。
(必做)
内容3实验数据T=0.5
开环增益k
(%)
稳定性
输出波形
衰减振荡
衰减振荡
发散振荡
内容3实验数据T=1
开环增益k
(%)
稳定性
输出波形
衰减振荡
衰减振荡
发散振荡
3.内容4,完成表中要求的实验内容。
(选)
表7-3内容4实验数据T=0.5s
输入信号
稳态误差(理论)
稳态误差(实验)
输出波形
1(t)
t
0.2t2
表7-3内容4实验数据T=1s
输入信号
稳态误差(理论)
稳态误差(实验)
输出波形
1(t)
t
0.2t2
4.内容5,完成以下的实验内容。
(选)
表7-3内容5
(1)实验数据采样周期T
开环增益k
(%)
稳定性
输出波形
惯性上升
衰减振荡
发散振荡
(2)求出合理的K与T值,通过实验求其斜坡响应,是否满足稳态误差要求?
5.内容6,通过设计求出增益K和采样周期T的取值,使采样系统阶跃响应的超调量不大于30%,求其阶跃响应,记录性能指标。
(必做)
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
采样控制系统分析与设计
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
整理实验记录
六、实验结果与分析
按实验讲义的要求对实验进行分析与总结。
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
大连理工大学实验预习报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
非线性控制系统分析
一、实验目的和要求
二、实验原理和内容
阅读附录一,熟悉死区非线性环节和饱和非线性环节的模拟方法,了解实验内容
如何改变死区与饱和非线性特征值?
三、实验步骤
1.死区非线性特性对线性系统的影响
2.饱和非线性特性对线性系统的影响
四、实验数据记录
大连理工大学实验报告
学院(系):
专业:
班级:
姓名:
学号:
组:
___
实验时间:
实验室:
实验台:
指导教师签字:
成绩:
非线性控制系统分析
一、实验目的和要求
见预习报告
二、实验原理和内容
见预习报告
三、主要仪器设备
四、实验步骤与操作方法
五、实验数据记录和处理
整理实验记录
六、实验结果与分析
按实验讲义的要求对实验进行分析与总结。
七、思考题
八、讨论、建议、质疑
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