自动控制原理校正实验报告
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，掌握PID控制器的调节方法，并验证PID控制器的性能。
二、实验原理。
PID控制器是一种常见的控制器，它由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）三部分组成。
比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小；积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小；微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。
PID控制器通过这三个环节的协同作用，可以实现对被控对象的精确控制。
三、实验装置。
本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。
四、实验步骤。
1. 将PID控制器与被控对象连接好，并接通电源。
2. 调节PID控制器的参数，使其逐渐接近理想状态。
3. 对被控对象施加不同的输入信号，观察PID控制器对输出信号的调节情况。
4. 根据实验结果，对PID控制器的参数进行调整，以达到最佳控制效果。
五、实验结果与分析。
经过实验，我们发现当PID控制器的比例系数较大时，控制效果会更为迅速，但会引起超调；当积分系数较大时，可以有效消除稳态误差，但会引起响应速度变慢；当微分系数较大时，可以有效抑制超调，但会引起控制系统的抖动。
因此，在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数。
六、实验总结。
通过本次实验，我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法，加深了对自动控制原理的认识。
同时，我们也意识到在实际应用中，需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整，以实现最佳的控制效果。
七、实验心得。
本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼，更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。
只有通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握知识，提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
八、参考文献。
[1] 《自动控制原理》，XXX，XXX出版社，2010年。
[2] 《PID控制器调节方法》，XXX，XXX期刊，2008年。
自动控制实训实验报告
一、实验目的1. 熟悉并掌握自动控制系统的基本原理和实验方法；2. 理解典型环节的阶跃响应、频率响应等性能指标；3. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理自动控制系统是指利用各种自动控制装置，按照预定的规律自动地完成对生产过程或设备运行状态的调节和控制。
本实验主要研究典型环节的阶跃响应和频率响应。
1. 阶跃响应：当系统受到一个阶跃输入信号时，系统输出信号的变化过程称为阶跃响应。
阶跃响应可以反映系统的稳定性、快速性和准确性。
2. 频率响应：频率响应是指系统在正弦输入信号作用下的输出响应。
频率响应可以反映系统的动态性能和抗干扰能力。
三、实验仪器与设备1. 自动控制实验箱；2. 双踪示波器；3. 函数信号发生器；4. 计算器；5. 实验指导书。
四、实验内容与步骤1. 阶跃响应实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入阶跃信号，观察并记录阶跃响应曲线。
（3）分析阶跃响应曲线，计算系统的超调量、上升时间、调节时间等性能指标。
2. 频率响应实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入正弦信号，改变频率，观察并记录频率响应曲线。
（3）分析频率响应曲线，计算系统的幅频特性、相频特性等性能指标。
3. 系统校正实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入阶跃信号，观察并记录未校正系统的阶跃响应曲线。
（3）根据期望的性能指标，设计校正环节，并搭建校正电路。
（4）输入阶跃信号，观察并记录校正后的阶跃响应曲线。
（5）分析校正后的阶跃响应曲线，验证校正效果。
五、实验结果与分析1. 阶跃响应实验（1）实验结果：根据示波器显示的阶跃响应曲线，计算得到系统的超调量为10%，上升时间为0.5s，调节时间为2s。
（2）分析：该系统的稳定性较好，但响应速度较慢，超调量适中。
2. 频率响应实验（1）实验结果：根据示波器显示的频率响应曲线，计算得到系统的幅频特性在0.1Hz到10Hz范围内基本稳定，相频特性在0.1Hz到10Hz范围内变化不大。
自动控制原理实训报告
自动控制原理实训报告引言：自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它研究如何利用控制系统来实现对各种物理过程的自动化调节和控制。
本篇报告旨在总结和分析我在自动控制原理实训中所学到的知识和经验，并对实训过程中遇到的问题进行探讨和解决。
一、实训目的和背景自动控制原理实训的主要目的是通过实际操作和实验验证，加深对自动控制原理的理解和掌握。
通过实际操控控制系统，我们可以更好地理解控制系统的工作原理、参数调节和性能评估等方面的知识。
二、实训内容和步骤本次实训主要包括以下内容和步骤：1. 实验仪器和设备的介绍：我们首先了解了实验室中常用的控制系统实验仪器和设备，包括传感器、执行器、控制器等，并学习了它们的基本原理和使用方法。
2. 控制系统的建模与仿真：我们学习了如何将实际的物理过程建立数学模型，并利用仿真软件进行系统性能分析和优化设计。
3. PID控制器的调节：PID控制器是最常用的控制器之一，我们学习了PID控制器的原理和调节方法，并通过实验验证了不同参数对系统响应的影响。
4. 系统性能评估与优化：我们学习了如何评估控制系统的性能指标，如稳定性、快速性和抗干扰能力，并通过调节控制器参数来优化系统性能。
三、实训中遇到的问题及解决方法在实训过程中，我们遇到了一些问题，下面列举了其中的几个，并给出了解决方法：1. 问题一：系统响应不稳定。
解决方法：通过调节PID控制器的参数，如比例系数、积分时间和微分时间，来使系统响应稳定。
2. 问题二：系统响应过慢。
解决方法：增大比例系数和减小积分时间可以提高系统的响应速度。
3. 问题三：系统受到干扰时响应不稳定。
解决方法：通过增加微分时间和加入滤波器等方法，可以提高系统的抗干扰能力。
四、实训心得和体会通过这次自动控制原理实训，我深刻体会到了理论与实践的结合的重要性。
在实际操作中，我们不仅需要理解控制原理，还需要灵活运用所学知识解决实际问题。
此外，实训过程中的团队合作也是非常重要的，通过与同学们的合作，我们共同解决了许多实际问题，加深了对自动控制原理的理解。
自动控制原理实习报告
自动控制原理实习报告专业：自动化班级：姓名：时间：目录1.滞后校正的原理和方法 (2)1.1滞后校正的原理 (2)1.2滞后校正的设计步骤 (3)2.控制系统的滞后校正设计 (4)2.1校正前系统初始状态分析 (5)2.2滞后校正分析及计算 (8)2.2.1 校正装置参数计算的程序 (8)2.2.2 校正后的验证 (13)2.2.3 滞后校正对系统性能改变的分析 (17)3. 实验实际图像及其误差分析 (19)4.心得体会 (20)5.实验人员 (24)参考文献 (25)1.滞后校正的原理和方法1.1滞后校正的原理所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同，又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。
在有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制：1）闭环带宽要求。
若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提高很大的相角超前量。
这样，超前网络的a值必须选得很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。
2)在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正。
自控实验报告实验总结
一、实验背景随着现代工业和科技的飞速发展，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
为了使学生更好地理解和掌握自动控制原理及其应用，我们进行了为期两周的自控实验。
本次实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 熟悉自动控制实验的基本原理和方法；2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法；3. 学会运用实验仪器进行实验操作和数据分析；4. 提高团队合作意识和解决问题的能力。
三、实验内容1. 典型环节及其阶跃响应实验本实验通过模拟电路，研究了典型环节（比例环节、积分环节、微分环节）的阶跃响应。
通过改变电路参数，分析了参数对系统性能的影响。
2. 二阶系统阶跃响应实验本实验研究了二阶系统的阶跃响应，通过改变系统的阻尼比和自然频率，分析了系统性能的变化。
3. 连续系统串联校正实验本实验研究了连续系统串联校正方法，通过调整校正装置的参数，使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验本实验利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序，熟悉PID参数对系统性能的影响，通过调节PID参数掌握PID控制原理。
四、实验结果与分析1. 典型环节及其阶跃响应实验通过实验，我们观察到不同环节的阶跃响应曲线。
在比例环节中，随着比例系数的增加，系统的超调量减小，但调整时间增加。
在积分环节中，随着积分时间常数增大，系统的稳态误差减小，但调整时间增加。
在微分环节中，随着微分时间常数增大，系统的超调量减小，但调整时间增加。
2. 二阶系统阶跃响应实验通过实验，我们分析了二阶系统的性能。
在阻尼比小于1时，系统为过阻尼状态，响应速度慢；在阻尼比等于1时，系统为临界阻尼状态，响应速度适中；在阻尼比大于1时，系统为欠阻尼状态，响应速度快。
3. 连续系统串联校正实验通过实验，我们掌握了串联校正方法。
通过调整校正装置的参数，可以使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验通过实验，我们学会了利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
自动控制串联校正实验报告
实验五线性定常系统的串联校正班级：姓名：学号：实验指导老师：成绩：实验目的：1、对系统性能进行分析，选择合适的校正方式，设计校正器模型。
2、通过仿真实验，理解和验证所加校正装置的结构、特性和对系统性能的影响；3、通过模拟实验部分进一步理解和验证设计和仿真结果，进而掌握对系统的实时调试技术。
实验内容1、系统开环传递函数为G0(s)=1/s(s+1)校正前系统的波特图：Gm =Inf Pm =12.7580 Weg =Inf Wep =4.4165由此可得，系统相角欲度r=12.758，穿越频率Wc=4.4165rad/s均低于指标要求校正前闭环系统的单位阶跃响应曲线：由图可得，校正前系统的单位阶跃响应参数如下：最大超调量为70%，调整时间为Ts=5.78s.源程序代码如下：num = [20];den = [1 1 0];g = tf(num,den)Nyquist(g)bode(g)margin(g)[Gm,Pm,Weg,Wep] = Margin(g)gf = feedback(g,1)step(gf)2、经过理论计算得到校正器模型：Gc(s)=（0.38s+1）/（0.046s+1）校正后系统的波特图为Gm =Inf Pm =59.1872 Weg =Inf Wep =7.5393 校正后的系统相角欲度为r=59.1872，穿越角频率Wc=7.5393rad/s，符合性能指标要求。
校正前后系统的波特图比较：校正后闭环系统的单位阶跃响应由图可得，校正后闭环系统的单位阶跃响应参数如下：最大超调量为15%，调整时间Ts=0.744s。
系统的稳定性和快速性得到了提高。
源程序代码如下：num = [20]den = [1 1 0]g0 = tf(num,den)gc = tf([0.38 1],[0.046 1]);g = g0 * gc;Bode(g，g0)margin(g)[Gm,Pm,Weg,Wep] = margin(g)gf = feedback(g,1);figure;step(gf)3、模拟部分3.1 根据给定的实验模型搭接校正前的模拟电路图根据传递函数绘制系统模拟电路图，搭接后系统传递函数为G0(s)=19.6/s*(s+1)在试验台上搭接模拟电路完毕后，使用模拟示波器观测校正前系统的阶跃响应，其响应曲线如下图所示：从图中可以看出，模拟校正前网络的阶跃响应参数为：最大超调量为68.6%，调整时间为Ts=6.185s3.2 搭建校正后系统的模拟电路图，校正环节传递函数为：Gc(s)=(0.47s+1)/(1+0.039s)在试验台上搭接校正器的模拟电路后，并引入原系统，用模拟示波器观测校正后系统的阶跃响应，其响应曲线如图所示：由图可知，校正后系统阶跃响应参数如下：最大超调量为：9%，调整时间Ts=0.344s。
(完整word版)自动控制原理线性系统串联校正实验报告五..(word文档良心出品)
武汉工程大学实验报告专业电气自动化班号指导教师姓名同组者无
SIMULINK仿真模型：
单位阶跃响应波形：
分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
分析：由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发散
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发要求：正文用小四宋体，1.5倍行距，图表题用五号宋体，图题位于图下方，表题位于表上方。
自动控制实验报告
3.3.1 频域法串联超前校正频域法校正主要是通过对被控对象的开环对数幅频特性和相频特性（波德图）观察和分析实现的。
一．实验目的1．了解和掌握超前校正的原理。
2．了解和掌握利用闭环和开环的对数幅频特性和相频特性完成超前校正网络的参数的计算。
3．掌握在被控系统中如何串入超前校正网络，构建一个性能满足指标要求的新系统的方法。
二．实验内容及步骤1．观测肫控系㻟瘄开环对数幅频特性)(ωL 和相袑特性)(ωϕ，幅值穿越频率ωc ，相位裕度γ，按“校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统。
2．观测校正前、后的时域特性擲线，並测量校正后系统的相位裕度γ′、超调量Mp 、峰值时间t P 。
3．改变 “校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统，画出其系统模拟电路图和阶跃响应曲线，观测校正后相位裕度γ′、超调量Mp 、峰值时间t P 填入实验报告。
注：在进行本实验前应熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。
1）。
未校正系统的时域特性的测试未校正系统模拟电路图见图3-3-1。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT 输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性。
图3-3-1 未校正系统模拟电路图 实验步骤： 注：‘S ST’ 用“短路套”短接！（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。
（2）构造模拟电路：按图3-3-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 运行LABACT 程序，在界面自动控制菜单下的“线性系统的校正和状态反馈”实验项目，选中“线性系统的校正”项，弹出线性系统的校正的界面，点击开始，用虚拟示波器CH1观察系统输出信号。
自动控制综合实验报告
本科生课程设计课程名称自动控制原理综合实验设计名称根轨迹法校正设计学号学生姓名所在专业电气工程及其自动化所在班级指导教师广东海洋大学学生实验报告书（学生用表）实验名称 根轨迹法校正设计(综合实验) 课程名称 自动控制原理 课程号 S1630010 学院(系) 信息学院 专业电气工程及其自动化班级 学生姓名学号实验地点实验日期根轨迹法校正设计一、实验目的：1、掌握连续系统的根轨迹法校正设计过程；2、掌握用根轨迹法设计校正装置的方法，并用实验验证校正装置的准确性；3、了解MATLAB 中根轨迹设计器的应用；4、进一步熟练掌握使用MATLAB 绘制根轨迹图形的方法和加深对根轨迹图的了解；5、进一步熟练掌握利用所绘制根轨迹图形分析系统性能的方法；6、了解利用频率法和根轨迹法进行系统校正装置的设计方法和参数调试技术。
二、实验内容：主要内容：设控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为：()(20)(5)KG s s s s =++试用根轨迹法设计串联超前校正装置，使校正后系统满足：期望开环放大系数K ≥18，0.4s t s ≤ ,%25%σ≤。
理论计算：1、根据给定的性能指标，确定期望特征根Sd由%25%σ≤，且%^(/e σπξ=-,可得阻尼ξ≦0.4，即θ≧66.4°，取ξ=0.4，θ=66°。
由t s ≦0.4s ，可计算得期望极点的实部的绝对值为ξωn ≧3/t s =7.5，取ξωn =8。
由此可在根轨迹图上确定期望特征根位置为：S d 1,2=-8±j18 2、由相位条件确定需要超前校正装置提供的超前角ψc量得S d 1到所有其他零极点的辐角分别为：β1=114°，β2=100°，β3=56° 由根轨迹的相位条件知，S d 1点的辐角为β1+β2+β3，因此，超前角 Ψc =β1+β2+β3-180°=270°-180°=90° 3、确定超前校正装置的零点Zc 和PcGDOU-B-11-112由图解法求Zc和Pc的设计步骤如下：（1）在S平面上给出一个期望极点Sd，如图所示；（2）连接OSd；（3）过Sd作与OSd成角度γ的线段交与负实轴，其交点Zc为所求零点，角度γ可由下式求出：γ=1/2（π-arccosξ-ψc）(4) 过Sd作与SdZc成角度ψc的线段交于负实轴，其交点Pc为所求极点。
2023年自动控制原理实验系统超前校正实验报告
试验五 系统超前校正（4课时）本试验为设计性试验 一、试验目旳1. 理解和观测校正装置对系统稳定性及动态特性旳影响。
2. 学习校正装置旳设计和实现措施。
二、试验原理工程上常用旳校正措施一般是把一种高阶系统近似地简化成低阶系统, 并从中找出少数经典系统作为工程设计旳基础, 一般选用二阶、三阶经典系统作为预期经典系统。
只要掌握经典系统与性能之间旳关系, 根据设计规定, 就可以设计系统参数, 进而把工程实践确认旳参数推荐为“工程最佳参数”, 对应旳性能确定为经典系统旳性能指标。
根据经典系统选择控制器形式和工程最佳参数, 据此进行系统电路参数计算。
在工程设计中, 常常采用二阶经典系统来替代高阶系统（如采用主导极点、偶极子等概念分析问题）其动态构造图如图7-1所示。
同步还常常采用“最优”旳综合校正措施。
图7-1二阶经典系统动态构造图二阶经典系统旳开环传递函数为)2()1()(2n n s s Ts s Ks G ξωω+=+= 闭环传递函数2222)(nn ns s s ωξωω++=Φ 式中 , 或者 二阶系统旳最优模型 （1）最优模型旳条件根据控制理论, 当 时, 其闭环频带最宽, 动态品质最佳。
把 代入 得到, , 这就是进行校正旳条件。
（2）最优模型旳动态指标为%3.4%100%21/=⨯=--ξξπσe，T t ns 3.43≈=ω三、试验仪器及耗材1．EL —AT3自动控制原理试验箱一台； 2．PC 机一台； 3．数字万用表一块 4．配套试验软件一套。
四、试验内容及规定未校正系统旳方框图如图7-2所示, 图7-3是它旳模拟电路。
图7-2未校正系统旳方框图矫正后未调整电路图图7-3未校正系统旳模拟电路设计串联校正装置使系统满足下述性能指标（1） 超调量%σ≤5% （2） 调整时间t s ≤1秒（3） 静态速度误差系数v K ≥20 1/秒 1. 测量未校正系统旳性能指标 （1）按图7-3接线；（2）加入单位阶跃电压, 观测阶跃响应曲线, 并测出超调量 和调整时间ts 。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告姓 名班 级学 号指导教师1自动控制原理实验报告（一）一．实验目的1.了解掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式。
2.观察分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。
3.了解掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。
4.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn 、阻尼比ξ对过渡过程的影响。
5.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 、t s 的计算。
6.观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 值，并与理论计算值作比对。
二．实验过程与结果1.观察比例环节的阶跃响应曲线1.1模拟电路图1.2传递函数(s)G(s)()o i U K U s == 10R K R =1.3单位阶跃响应U(t)K 1.4实验结果1.5实验截图2342.观察惯性环节的阶跃响应曲线2.1模拟电路图2.2传递函数(s)G(s)()1o i U KU s TS ==+10R K R =1T R C =2.3单位阶跃响应0(t)K(1e)tTU-=-2.4实验结果2.5 实验截图5673.观察积分环节的阶跃响应曲线3.1模拟电路图3.2传递函数(s)1G(s)()TS o i U U s ==i 0T =R C3.3单位阶跃响应01(t)i U t T =3.4 实验结果3.5 实验截图89104.观察比例积分环节的阶跃响应曲线4.1模拟电路图4.2传递函数0(s)1(s)(1)(s)i i U G K U T S ==+10K R R =1i T R C=4.3单位阶跃响应1 (t)(1)U K tT=+ 4.4实验结果4.5实验截图1112135.观察比例微分环节的阶跃响应曲线5.1模拟电路图5.2传递函数0(s)1(s)()(s)1i U TSG K U S τ+==+12312(R )D R R T CR R =++3R C τ=120R R K R +=141233(R //R )R D K R +=0.06D D T K sτ=⨯=5.3单位阶跃响应0(t)()U KT t Kδ=+5.4实验结果截图6.观察比例积分微分（PID ）环节的响应曲线6.1模拟电路图156.2传递函数0(s)(s)(s)p p p d i i K U G K K T S U T S ==++123212(R )C d R R T R R =++i 121(R R )C T =+120p R R K R +=1233(R //R )R D K R +=32R C τ= D D T K τ=⨯6.3单位阶跃响应0(t)()p p D p K U K T t K tTδ=++6.4实验观察结果截图16三．实验心得这个实验，收获最多的一点：就是合作。
自动控制原理线性系统串联校正实验报告五..
武汉工程大学实验报告专业 电气自动化 班号 指导教师 姓名 同组者 无实验名称 线性系统串联校正实验日期 第 五 次实验 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、 实验内容1．某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1()(+=s s Ks G ，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120-=s K v ，相位裕量050=γ，增益裕量dB K g 10lg 20=。
解：取20=K ，求原系统的相角裕度。
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) grid; ans =Inf 12.7580 Inf 4.4165 由结果可知，原系统相角裕度7580.12=r ，srad c /4165.4=ω，不满足指标要求，系统的Bode 图如图5-1所示。
考虑采用串联超前校正装置，以增加系统的相角裕度。
1010101010幅值(d b )--Go,-Gc,GoGcM a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 12.8 deg (at 4.42 rad/sec)Frequency (rad/sec)图5-1 原系统的Bode 图由),3,8.12,50(00000c m c Φ=Φ=+-=Φ令取为原系统的相角裕度εγγεγγ，mm ϕϕαsin 1sin 1-+=可知：e=3; r=50; r0=pm1;phic=(r-r0+e)*pi/180;alpha=(1+sin(phic))/(1-sin(phic)) 得：alpha = 4.6500[il,ii]=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha)));wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha)); num0=20; den0=[1,1,0]; numc=[alpha*T,1]; denc=[T,1];[num,den]=series(num0,den0,numc,denc); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); printsys(numc,denc) disp('校正之后的系统开环传递函数为:');printsys(num,den) [mag2,phase2]=bode(numc,denc,w); [mag,phase]=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'--',w,20*log10(mag2),'-.'); grid; ylabel('幅值(db)'); title('--Go,-Gc,GoGc'); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'--',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':'); grid; ylabel('相位(0)'); xlabel('频率(rad/sec)');title(['校正前：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm1)),'db','相位裕量=',num2str(pm1),'0';'校正后：幅值裕量=',num2str(20*log10(gm)),'db','相位裕量=',num2str(pm),'0'])1010101010-100-5050幅值(d b )--Go,-Gc,GoGc1010101010-200-150-100-50050相位(0)频率(rad/sec)图5-2 系统校正前后的传递函数及Bode 图 num/den = 0.35351 s + 1-------------- 0.076023 s + 1校正之后的系统开环传递函数为:num/den = 7.0701 s + 20 -----------------------------0.076023 s^3 + 1.076 s^2 + s 系统的SIMULINK 仿真：校正前SIMULINK 仿真模型：单位阶跃响应波形：校正后SIMULINK仿真模型：单位阶跃响应波形：分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性增强。
自动控制原理实验报告(实验一,二,三)分析
自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析线性系统的频域分析线性系统的校正与状态反馈班级：学号：姓名：指导老师：2013 年12 月15日典型环节的模拟研究一. 实验目的1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元‘右显示）。
（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。
自动控制原理实验报告样本一
自动控制原理实验报告样本一【实验名称】：自动控制原理实验报告样本一【实验目的】：本实验旨在通过对自动控制原理的实验研究，掌握自动控制系统的基本原理和方法，以及对控制系统的性能进行评估和优化。
【实验装置和仪器】：1. 控制器：采用PID控制器，型号为XYZ-123。
2. 传感器：采用温度传感器，型号为ABC-456。
3. 执行器：采用电动阀门，型号为DEF-789。
4. 数据采集系统：采用LabVIEW软件进行数据采集和处理。
【实验原理】：自动控制原理实验中，我们采用了PID控制器来实现对温度的控制。
PID控制器是一种经典的控制算法，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
具体原理如下：1. 比例控制（P）：根据反馈信号与设定值之间的差异，按比例调节输出信号。
比例系数Kp决定了输出信号的变化速度。
2. 积分控制（I）：根据反馈信号与设定值之间的积分，按比例调节输出信号。
积分时间常数Ti决定了输出信号的稳定性。
3. 微分控制（D）：根据反馈信号的变化速率，按比例调节输出信号。
微分时间常数Td决定了输出信号的响应速度。
通过调整PID控制器的参数，我们可以实现对温度的精确控制。
【实验步骤】：1. 将温度传感器连接到被控对象上，并将输出信号接入PID控制器的输入端口。
2. 将PID控制器的输出信号接入电动阀门，实现对温度的调节。
3. 打开实验软件LabVIEW，建立数据采集系统，设置采样频率和采样时长。
4. 设定所需的目标温度值，并将其输入PID控制器。
5. 启动数据采集系统，并记录下实验开始时间。
6. 观察温度的变化情况，并记录下每次采样的温度数值。
7. 根据实验数据，计算出温度的偏差值，并将其输入PID控制器进行调整。
8. 持续观察和记录实验数据，直至温度稳定在设定值附近。
9. 停止数据采集系统，并记录下实验结束时间。
【实验结果】：根据实验数据，我们得到了如下结果：1. 实验开始时间：2022年1月1日 10:00:002. 实验结束时间：2022年1月1日 11:00:003. 设定目标温度：40℃4. 实际温度波动范围：39.8℃ - 40.2℃5. 温度稳定时间：30分钟【实验分析】：根据实验结果，我们可以得出以下分析：1. 实际温度波动范围在设定目标温度的可接受范围内，说明PID控制器对温度的控制较为准确。
自动控制原理实验报告 典型环节及其阶跃响应 二阶系统阶跃响应 连续系统串联校正
自动控制原理实验报告班级：自动化0906班学生: 伍振希（09213052）张小维（合作）任课教师：苗宇老师目录实验一典型环节及其阶跃响应 (1)一、实验目的 (1)二、实验仪器 (1)三、实验原理 (1)四、实验内容 (1)五、实验步骤 (2)六、实验结果 (3)实验二二阶系统阶跃响应 (6)一、实验目的 (6)二、实验仪器 (6)三、实验原理 (6)四、实验内容 (6)五、实验步骤 (7)六、实验结果 (7)实验三连续系统串联校正 (13)一、实验目的 (13)二、实验仪器 (13)三、实验内容 (13)四、实验步骤 (15)五、实验结果 (15)实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。
G（S）= R2/R12.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G（S）= - K/TS+1K=R2/R1，T=R2C3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
G（S）=1/TST=RC4.微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4。
G（S）= - RCS5.比例微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5（未标明的C=0.01uf）。
G（S）= -K（TS+1）K=R2/R1，T=R1C五、实验步骤1.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
自动控制原理实验报告.
电子科技大学自动化工程学院标准实验报告课程名称：自动控制原理学生姓名：学生学号：指导教师：实验项目名称：系统认识与系统测试一、实验目的：1、了解旋转式倒立摆系统的系统构成，并掌握其使用方法；2、 了解随动系统的系统构成，并掌握其使用方法。
3、 了解实验安全及注意事项4、 了解开环系统的工作状态，掌握闭环系统反馈极性的判别方法及其影响。
5、掌握系统相关数据的测试方法。
二、实验器材：XZ-IIC 型实验仪、计算机、自动控制原理实验仪、万用表三、实验原理： 1、实验原理图:被测试系统是指：由控制部分，电动机，反馈电位器组成的部分。
2、实验电路图：自动控制原理实验仪被测试系四、实验内容：1、 测试输入(外部、计算机)信号与输出角度信号之间的关系（曲线）。
2 、测试反馈电位器的输出电压与角度信号之间的关系（曲线）。
五、实验步骤：1、 将系统接为单位负反馈系统，适当选取K 值(约等于3)。
2、 在-5V －+5V 范围内 间隔0.5V 调整R 的输出电压(用万用表监测)，读出对应的输出角度值(可用计算机读出)。
3、 断开系统输入，用手转动电机，在-150°－+150°间每隔10°选取一测试值用万用表监测反馈电位器的输出电压并作好记录。
(用计算机监测给定角度)六、实验数据及处理：(1)、计算机的给定电压与系统输出角度的关系：○1、实验电压与输出角度记录表：电压 -4.0 -3.5 -3.0 2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.50 角度 电压 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 角度○2、Matlab 拟合给定电压与系统输出角度的关系曲线：-5V5V反馈电位器被测试系统自动控制原理实验仪KR横轴：计算机的给定电压纵轴：系统输出角度斜率：35.9324 纵轴截距：-0.3294（2）、系统输出角度与反馈电压间的关系：○1、系统输出角度与反馈电压间记录表：角度-150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 电压角度-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 电压角度70 80 90 100 110 120 130 140 150电压○2、Matlab拟合系统输出角度与反馈电压间的关系曲线：横轴：系统输出角度纵轴：反馈电压斜率：0.0282 纵轴截距：0.0503- 七、实验结论：八、总结及心得体会：九、对本实验过程及方法、手段的改进建议：实验项目名称： 随动系统的时域特性分析一、实验目的：1、了解系统时域分析方法2、分析并掌握前向增益、反馈增益对系统动态性能的影响，并观察对稳态控制精度的影响。
自动控制原理线性系统串联校正实验报告五
武汉工程大学实验报告专业电气自动化班号指导教师姓名同组者无
SIMULINK仿真模型：
单位阶跃响应波形：
分析：由以上阶跃响应波形可知，校正后，系统的超调量减小，调节时间变短，稳定性
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
分析：由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发散
单位阶跃响应：
单位阶跃响应：
由以上仿真结果知，校正后，系统由不稳定变为稳定，系统的阶跃响应波形由发要求：正文用小四宋体，1.5倍行距，图表题用五号宋体，图题位于图下方，表题位于表上方。
自动控制原理校正实验报告
自动控制原理课程设计实验报告2011- 2012 学年第 1 学期专业：班级：姓名（学号）：2011 年12月5日至2011 年12月16日一.设计题目已知原系统的开环传递函数为()(0.11)(0.011)kG s s s s =++。
试运用串联校正的方法使校正后的系统满足以下条件：（1）静态速度增益250v k ≥；（2）相角裕度'45r ≥︒； （3）穿越频率30/secc w rad ≥；二．原理分析（1）系统为I 型系统，取K=250（2）用Matlab 计算校正前的相关参数结果如下：得到校正前穿越频率'47/secc w rad = ，相角裕度013.2r =-︒MATLAB 程序：num=[250];den=[0.001 0.11 1 0]; g=tf(num,den); margin(g);[gm,pm,wj,wc]=margin(g); grid由结果可知，原系统不稳定，则应使用滞后超前校正，利用超前校正增大相角裕度，利用滞后校正改善系统的稳定性； （3）滞后超前网络的基本模型为：(1)(1)()(1)(1)ab c abs s w w G s as s w aw ++=++（4）参数的计算①由原系统转折频率可知：10/secb w rad =②设计题目要求实验要求30/secc w rad ≥故选择''34/secc w rad =，由先前的Matlab 仿真结果得原幅值曲线上对应频率为34rad/s 的点对应的幅值为 5.85d B ，由相关公式可得：'''''20lg ()20lgcc bw a L w w -++=得a=7.35.③确定滞后部分的交接频率aw ：校正后系统的传递函数为：250(1)()7.35(0.011)(1)(1)73.5aas w G s ss s s w +=+++求相位裕度可知：''''''''7.3590arctanarctan 0.01arctan()ccc aaww r w w w =︒+--得：0.93a w =。
河北大学 自动控制原理 实验五报告(含结果分析)
实验5 伯德图串联校正设计一 实验要求通过绘制系统校正前后的伯德图，明确幅值稳定裕量、相角稳定裕量的定义，观察相位超前、滞后环节对系统伯德图的影响，掌握用伯德图串联校正系统。
二 实验步骤1 串联超前校正（1）掌握计算出幅值稳定裕量、相角稳定裕量以及对应的频率的函数margin ()及其参数的使用方法。
（2）在Matlab 中输入下面例子的程序，观察并记录结果，分析校正结果。
例：设单位负反馈系统的开环传递函数为 )11.0()(0+=s s K s G 要求系统的静态速度误差系数1100-=s K v ，相角稳定裕量055=γ，增益稳定裕量10≥g k dB ，试确定串联校正装置。
Matlab 命令窗口输入：>> num=100;%确定静态速度误差系数K v =100>> den=[0.1 1 0];>> g0=tf(num,den);%求G 0(s)>> dpm=55+7.5;%满足相角稳定裕量>> [mag,phase,w]=bode(g0);>> Mag=20*log10(mag);%求L (ω),单位dB>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g0);%求满足K v 时系统的相角稳定裕量Gm 和增益稳定裕量Pm>> phi=(dpm-Pm)*pi/180;%求最大相位超前角m ϕ,单位弧度>> alpha=(1+sin(phi))/(1-sin(phi));%求校正强度α>> Mn=-10*log10(alpha);%求αωlg 10)(21-=-m L >> Wcgn=spline(Mag,w,Mn);%求m ω>> T=1/Wcgn/sqrt(alpha);%求T>> Tz=alpha*T;Gc=tf([Tz,1],[T 1]);bode(Gc);hold on%求Gc(s)>> bode(g0);hold on%绘制校正前系统的bode 图>> bode(g0*Gc);grid on;margin(g0*Gc)>> Gc%给出校正装置的传递函数2 串联滞后校正（1）掌握系统对数频率特性曲线（Bode ）图绘制的函数bode()及其参数的使用方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动控制原理
课程设计
实验报告
2011- 2012 学年第 1 学期
专业：
班级：
姓名（学号）：
2011 年12月5日至2011 年12月16日
一.设计题目
已知原系统的开环传递函数为
()(0.11)(0.011)
k
G s s s s =
++。
试运用串联校正的方法使校正后的系统满足以下条件：
（1）静态速度增益
250
v k ≥；
（2）相角裕度'
45r ≥︒； （3）穿越频率
30/sec
c w ra
d ≥；
二．原理分析
（1）系统为I 型系统，取K=250
（2）用Matlab 计算校正前的相关参数结果如下：
得到校正前穿越频率'
47/sec
c w ra
d = ，相角裕度
013.2r =-︒
MATLAB 程序：
num=[250];
den=[0.001 0.11 1 0]; g=tf(num,den); margin(g);
[gm,pm,wj,wc]=margin(g); grid
由结果可知，原系统不稳定，则应使用滞后超前校正，利用超前校正增大相角裕度，利用滞后校正改善系统的稳定性； （3）滞后超前网络的基本模型为：
(
1)(1)()(1)(
1)
a
b c a
b
s s w w G s as s w aw ++=
++
（4）参数的计算
①由原系统转折频率可知：
10/sec
b w rad =
②设计题目要求实验要求30/sec
c w ra
d ≥故选择
''
34/sec
c w ra
d =，由先前的Matlab 仿真结果得原幅值曲线上对应
频率为34rad/s 的点对应的幅值为 5.85d B ，由相关公式可得：
''
'''
20lg ()20lg
c
c b
w a L w w -++=
得a=7.35.
③确定滞后部分的交接频率
a
w ：
校正后系统的传递函数为：
250(
1)()7.35(0.011)(
1)(
1)
73.5
a
a
s w G s s
s s s w +=
+++
求相位裕度可知：
''''
''
''
7.3590arctan
arctan 0.01arctan(
)
c
c
c a
a
w
w r w w w =︒+--
得：
0.93
a w =。
④所以校正网络的系统模型为：
250(0.11)(1.081)()(0.013)(7.91)
c s s G s s s ++=
+
三．MATLAB 仿真
（1）用Simulink 仿真
（2）校正前：（执行上图simulink 下方的仿真）
（3）校正前：（执行上图simulink上方的仿真）
四．EWB仿真
（1）仿真电路如图
（2）点击开关，点示波器，用空格给予脉冲信号，观察校正前波形：
（3）按M切换为矫正后电路，开启开关，点击示波器，用空格给予
脉冲信号，观察校正前波形：
结果同MA TLAB仿真结果相同
五．实际电路
电路没有太大变化，只是由于设计是的参数与实验室提供的原件有一定的不符，故将原器件参数做了一定修改。
其中，原电路中，惯性环节的电阻用2.2k的代替了原来的2k的，还有矫正电路中惯性环节用130k电阻和0.1u电容实现原电路13.6k 和1u的电容，之后两个微分环节的400k电阻均由360k替代，经过仿真，符合要求。
由于是滞后超前校正，我们用了三片放大器芯片（只用九个）。
六．实验结果
我们的电路板只能完成校正前的电路，矫正后出现方波，非设计要求出现的波形，之前出现过一次校正后波形，但不够稳定，之后经过调试依然无法实现。
（1）M A TLAB仿真，EWB仿真，理论
校正前，MA TLAB仿真，EWB仿真，理论值均为发散，完全符合。
校正后，MA TLAB仿真，EWB仿真值误差很小，但理论值由于没能输出，故无法测量。
（2）实验中遇到的问题及解决方案
MA TLAB方面没有遇到太大问题，就不在提及。
EWB仿真时候，我们的电路用的是俩个开关控制电路的校正前后，不必重新连接，但是在初始设计时，由于在切换后，还有一条线与校正后连接着，使输出波形不正确，发现会影响电路，然后再通过调整开关位置，最后输出结果正常。
实际电路的连接是最难的。
①初始芯片的GND引脚给的是接地，但实际应该给的是-12V。
②还有刚开始对板子不了解，不知道最外两圈分别连通着，最后发现调整，正常。
③用示波器测量后发现校正前正常，然后重点检查矫正后电路部分。
通过电表测量，发现开关和芯片的负引脚接触不是很好，重新焊接，再次测量无误。
④通过EWB等测量对应电压标准值，然后对应检查硬件，也与做相同题型的同学讨论过，也没能得到解答。
最终没能找到矫正后无法实现的问题。
七．实验心得
1.分工情况
：MA TLAB仿真
：电路板的焊接
：EWB仿真
：实验整体的设计和安排，实验报告
2.心得体会
：我负责的是MA TLAB部分，由于本学期正好学MA TLAB，最近也刚好讲过自动控制原理这部分，包括Simulink和关于时域，频域，相位裕度，穿越频率，幅值等的测量，对我来说相对比较容易，此次实验重新加强了我对MA TLAB的应用，同样，在后续的实验过程中我也收获颇多。
：在之前焊接实习时候我比较擅长焊接电路板，这算是我的特长，同样在焊接过程当中可以进一步了解电路，对各原件的位置及焊接情况会比较了解，在检查电路的过程当中可以起到不小的作用，之前的MA TLAB和EWB对我之后的学习帮助不小，关于电路的校正也有了更清楚的了解。
：对于EWB，虽然都是刚接触，但我认为对其入门还是比较快的，在连电路过程当中虽然遇到不少问题，但最后都一一解决，在之后的硬件设计也设计到不少EWB，比如在关于器件问题的检查，对于各位置的对应测量值，为测量提供了很大的帮助。
MA TLAB我并不是很擅长，在之前的MA TLAB仿真过程中我终于弄懂了。
：我负责此次实验的整体设计和后续的安排，还有实验报告。
对于电路的初始设计，主要靠的是书本的理论知识，但这也是最基本的部分，没有基础，后续将无从谈起，但这也是理论联系实践的一次机会。
理论数据的计算比较精细，中途用过MA TLAB来计算数值，数值不容有差错，否则后续都无法进行。
后续的MA TLAB是学过的，没什么问题。
EWB第一次接触，但好在用的只是用最基本的，也不太难。
电路板芯片及连线的分布需要花时间设计一下否则之后的焊接及连线都有问题，还要考虑便于后续电路的检查。
总结
这是上大学第一次小组完成课程设计，我们不仅要学会书本知识，还要运用理论知识参加实践，更重要的是学会团队合作，我们各自有自己的长处，需要在合作中将其发挥出来，这对于我们之后都有莫大的作用！
附：
（放大器引脚图）。