北京联合大学自动控制实验报告
自动控制实训作业总结报告
![自动控制实训作业总结报告](https://img.taocdn.com/s3/m/067a6b8e32d4b14e852458fb770bf78a64293a1e.png)
一、前言随着科技的不断发展,自动控制技术在我国得到了广泛的应用。
为了提高我国自动控制技术水平,培养具有实际操作能力的专业人才,我们学院特开设了自动控制实训课程。
通过本次实训,我对自动控制技术有了更深入的了解,以下是对本次实训的总结报告。
二、实训目的1. 了解自动控制的基本原理和常用控制方法;2. 掌握自动控制系统的设计和调试方法;3. 提高动手能力和实际操作技能;4. 培养团队协作精神和创新意识。
三、实训内容1. 自动控制基本原理:学习自动控制系统的组成、分类、工作原理等基本知识。
2. 常用控制方法:掌握比例控制、积分控制、微分控制、PID控制等常用控制方法。
3. 自动控制系统设计:学习自动控制系统的设计方法,包括系统结构设计、参数设计、控制器设计等。
4. 自动控制系统调试:掌握自动控制系统的调试方法,包括系统调试、控制器调试、参数调整等。
5. 自动控制实验:通过实验,验证所学理论知识,提高实际操作能力。
四、实训过程1. 理论学习:通过查阅资料、听讲等方式,了解自动控制的基本原理和常用控制方法。
2. 实验操作:在教师的指导下,进行自动控制系统设计和调试实验。
3. 团队协作:与团队成员共同完成实验任务,培养团队协作精神。
4. 交流讨论:与同学、教师交流学习心得,提高自身综合素质。
五、实训成果1. 掌握了自动控制的基本原理和常用控制方法。
2. 学会了自动控制系统的设计和调试方法。
3. 提高了动手能力和实际操作技能。
4. 培养了团队协作精神和创新意识。
六、实训体会1. 自动控制技术在我国有着广泛的应用前景,学习自动控制技术具有重要意义。
2. 实践是检验真理的唯一标准,通过实训,我对所学理论知识有了更深刻的认识。
3. 团队协作是完成实验任务的关键,学会与他人合作,才能取得更好的成果。
4. 学无止境,在今后的学习和工作中,我将继续努力,不断提高自身素质。
七、总结本次自动控制实训,使我受益匪浅。
通过实训,我对自动控制技术有了更深入的了解,提高了自己的动手能力和实际操作技能。
自动控制实训实验报告
![自动控制实训实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/407d41de03d276a20029bd64783e0912a2167cfc.png)
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。
自动控制实验报告(全)
![自动控制实验报告(全)](https://img.taocdn.com/s3/m/9f0eadded15abe23482f4d91.png)
自动控制原理实验报告册院系:班级:学号:姓名:目录实验五采样系统研究 (3)实验六状态反馈与状态观测器 (9)实验七非线性环节对系统动态过程的响应 (14)实验五 采样系统研究一、实验目的1. 了解信号的采样与恢复的原理及其过程,并验证香农定理。
2. 掌握采样系统的瞬态响应与极点分布的对应关系。
3. 掌握最少拍采样系统的设计步骤。
二、实验原理1. 采样:把连续信号转换成离散信号的过程叫采样。
2. 香农定理:如果选择的采样角频率s ω,满足max 2ωω≥s 条件(max ω为连续信号频谱的上限频率),那么经采样所获得的脉冲序列可以通过理想的低通滤波器无失真地恢复原连续信号。
3. 信号的复现:零阶保持器是将采样信号转换成连续信号的元件,是一个低通滤波器。
其传递函数:se Ts--14. 采样系统的极点分布对瞬态响应的影响:Z 平面内的极点分布在单位圆的不同位置,其对应的瞬态分量是不同的。
5. 最小拍无差系统:通常称一个采样周期为一拍,系统过渡过程结束的快慢常采用采样周期来表示,若系统能在最少的采样周期内达到对输入的完全跟踪,则称为最少拍误差系统。
对最小拍系统时间响应的要求是:对于某种典型输入,在各采样时刻上无稳态误差;瞬态响应最快,即过渡过程尽量早结束,其调整时间为有限个采样周期。
从上面的准则出发,确定一个数字控制器,使其满足最小拍无差系统。
三、实验内容1. 通过改变采频率s s s T 5.0,2.0,01.0=,观察在阶跃信号作用下的过渡过程。
被控对象模拟电路及系统结构分别如下图所示:图中,1)(/)()(==z E z U z D ,系统被控对象脉冲传递函数为:T T Ts e z e s s e Z z U z Y z G -----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-==)1(4141)()()( 系统开环脉冲传递函数为:T T w e z e Z G z D z G ----===)1(4)()()(系统闭环脉冲传递函数为:)(1)()(z G z G z w w +=Φ在Z 平面内讨论,当采样周期T 变化时对系统稳定性的影响。
自控原理实验报告
![自控原理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/12e19adbbdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be8c4.png)
一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 掌握典型环节的数学模型及其在控制系统中的应用。
3. 熟悉控制系统的时间响应和频率响应分析方法。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理自动控制原理是研究控制系统动态性能和稳定性的一门学科。
本实验主要涉及以下几个方面:1. 典型环节:比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节等。
2. 控制系统:开环控制系统和闭环控制系统。
3. 时间响应:阶跃响应、斜坡响应、正弦响应等。
4. 频率响应:幅频特性、相频特性等。
三、实验内容1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节- 积分环节- 比例积分环节- 比例微分环节- 比例积分微分环节2. 典型环节的频率响应- 幅频特性- 相频特性3. 二阶系统的阶跃响应- 上升时间- 调节时间- 超调量- 峰值时间4. 线性系统的稳态误差分析- 偶然误差- 稳态误差四、实验步骤1. 典型环节的阶跃响应- 搭建比例环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的实验电路。
- 使用示波器观察并记录各个环节的阶跃响应曲线。
- 分析并比较各个环节的阶跃响应曲线,得出结论。
2. 典型环节的频率响应- 搭建比例环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的实验电路。
- 使用频率响应分析仪测量各个环节的幅频特性和相频特性。
- 分析并比较各个环节的频率响应特性,得出结论。
3. 二阶系统的阶跃响应- 搭建二阶系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录二阶系统的阶跃响应曲线。
- 计算并分析二阶系统的上升时间、调节时间、超调量、峰值时间等性能指标。
4. 线性系统的稳态误差分析- 搭建线性系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录系统的稳态响应曲线。
- 计算并分析系统的稳态误差。
五、实验数据记录与分析1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节:K=1,阶跃响应曲线如图1所示。
- 积分环节:K=1,阶跃响应曲线如图2所示。
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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==北京联合大学实验报告封皮篇一:北京联合大学自动控制实验报告北京联合大学实验报告课程(项目)名称:自动控制理论学院:自动化专业:自控姓名:学号: 201X 指导教师:成绩:201X年 12 月 10 日实验四线性系统的校正线性控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定,在给定性能指标的前提下,要求设计者选择控制器(校正网络)的结构和参数,使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
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.观测校正前时域特性曲线,並测量校正前系统的超调量Mp、峰值时间tP。
2.观测被控系统的开环对数幅频特性L(?)和相频特性?(?),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。
3.观测校正后的时域特性曲线,並测量校正后系统的超调量Mp、峰值时间tP。
4.观测校正后系统的频率特性,观测校正后幅值穿越频率ωc′、相位裕度γ′。
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4-1。
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4-1 未校正系统模拟电路图实验步骤:注:‘S ST’ 用“短路套”短接!(1)构造模拟电路:按图4-1安置短路套及测孔联线,表如下。
自控实验报告实验总结
![自控实验报告实验总结](https://img.taocdn.com/s3/m/f7e374846e1aff00bed5b9f3f90f76c660374c01.png)
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。
自动控制原理实验实训报告 .docx
![自动控制原理实验实训报告 .docx](https://img.taocdn.com/s3/m/310a371a905f804d2b160b4e767f5acfa1c783aa.png)
自动控制原理实验实训报告 .docx【导言】自动控制原理实验实训是控制科学与工程专业的必修课程,是学生进行理论学习与实践操作结合的一个重要环节。
本次实训学习了控制系统的基本概念、控制器的类型以及控制系统的建模和分析方法,并通过实现传感器数据采集、信号控制和反馈调节等操作,掌握了控制系统的工作原理和实现方式。
本报告将对本次实训中的实验操作、实验结果和实验体会进行详细记录和总结。
【实验操作】1.传感器场景仿真实验本实验通过MATLAB仿真软件,实现了对不同场景下传感器采集数据的比较分析。
实验过程中需要设置不同的传感器样本数据和处理方式,并利用MATLAB的数据处理工具对数据进行处理分析,从而得出传感器对于不同场景下数据采集的适用性和准确性。
2.直流电动机速度调节实验本实验通过实现电动机的速度控制,实现对电动机的运行状态的控制调节。
实验需要完成对AC220V电源、TG-01速度控制器以及直流电动机的连接和调试,并通过电动机的运行状态和速度,实现对控制器的参数设置和调节操作。
4.磁悬浮控制实验本实验实现了对磁悬浮平台的控制和调节,并通过数据反馈实现了对磁悬浮平台的稳定运行。
通过对控制器的参数调节和磁悬浮平台的反馈数据分析,加深了对磁悬浮控制原理的理解和掌握程度。
本次实验操作中,通过对控制器的操作和数据反馈的分析,加深了对自动控制的认识和掌握程度,提高了对控制系统的工作原理和实现方式的理解。
同时,实验操作中也存在一些问题和不足,例如实验操作过程的不稳定性和实验数据分析的不准确性等问题。
需要在今后的学习和实践中,加强对理论知识和实验操作技能的学习和掌握,提高实验操作的准确性和稳定性,从而更好地掌握自动控制原理的知识和技能。
自动控制实训日记总结报告
![自动控制实训日记总结报告](https://img.taocdn.com/s3/m/d711d0d9ed3a87c24028915f804d2b160b4e8628.png)
一、前言随着科技的飞速发展,自动控制技术已成为现代工业生产、交通运输、航空航天等领域不可或缺的核心技术。
为了深入了解自动控制原理及其在实际应用中的重要性,我们进行了为期两周的自动控制实训。
以下是我对本次实训的总结与反思。
二、实训内容与过程本次实训主要分为以下几个部分:1. 理论基础学习:在实训开始前,我们通过查阅资料、课堂讲解等方式,学习了自动控制的基本概念、原理和方法。
这为我们后续的实训操作奠定了坚实的理论基础。
2. 模拟电路实验:在模拟电路实验中,我们学习了利用模拟电路实现自动控制的基本方法。
通过搭建实验电路,我们掌握了PID控制器、比例控制器等基本控制策略,并学会了如何根据实际需求调整控制器参数。
3. 微型锅炉过程控制实验:在微型锅炉过程控制实验中,我们学习了如何利用微型锅炉实验装置实现锅炉的自动控制。
通过观察实验现象、分析实验数据,我们掌握了锅炉压力、温度等参数的自动调节方法。
4. 实训项目操作:在实训项目中,我们分组进行了微型锅炉过程控制实验,并完成了以下任务:- 根据实验要求,搭建微型锅炉实验装置;- 设计并调试PID控制器,实现锅炉压力、温度的自动调节;- 观察实验现象,分析实验数据,总结实验结果。
三、实训成果与体会1. 理论知识与实践操作相结合:通过本次实训,我深刻体会到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实际操作中,才能真正掌握自动控制技术。
2. 团队合作精神:在实训过程中,我们小组分工明确,相互协作,共同完成了实验任务。
这使我认识到团队合作精神在科技创新中的重要性。
3. 问题分析与解决能力:在实训过程中,我们遇到了许多问题,如电路连接错误、参数调整不当等。
通过分析问题、寻找解决方案,我们逐步提高了问题分析与解决能力。
4. 创新意识与创新能力:在实训项目中,我们尝试了多种控制策略,并对实验结果进行了分析。
这使我认识到创新意识与创新能力在科技创新中的关键作用。
四、存在的问题与改进措施1. 理论基础不够扎实:在实训过程中,我们发现部分同学对自动控制理论知识的掌握不够扎实,导致实验操作中出现失误。
自动控制实验报告
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自动控制实验报告自动控制实验报告引言:自动控制是现代科技的重要领域之一,它在各个行业中都起到了至关重要的作用。
通过对系统进行监测、判断和调整,自动控制系统能够实现对设备、机器和过程的自主控制,提高生产效率、降低成本、提升安全性。
本文将介绍一次关于自动控制的实验,通过实验过程和结果,探讨自动控制的原理和应用。
实验目的:本次实验的目的是通过搭建一个简单的自动控制系统,探究自动控制的基本原理,并了解其在现实生活中的应用。
我们将以温度控制为例,通过调节加热器的功率,使温度保持在设定的范围内。
实验装置:实验装置包括一个温度传感器、一个加热器、一个控制器和一个显示屏。
温度传感器负责实时监测环境温度,将数据传输给控制器。
控制器根据设定的温度范围,判断是否需要调节加热器的功率。
加热器根据控制器的指令,调节加热功率,以达到温度控制的目标。
显示屏用于显示当前温度和设定温度。
实验步骤:1. 将温度传感器安装在实验环境中,并将其与控制器连接。
2. 设置控制器的温度范围,例如设定为20-25摄氏度。
3. 打开加热器,将其与控制器连接。
4. 开始实验,观察温度的变化,并记录数据。
5. 根据实验数据,分析控制器的判断和调节过程,以及加热器的功率调节情况。
实验结果:通过实验,我们观察到温度在设定范围内波动,并且控制器能够根据实时数据进行判断和调节。
当温度低于设定范围时,控制器会发送指令给加热器,增加加热功率;当温度超过设定范围时,控制器会减小加热功率。
在实验过程中,我们还发现控制器的响应速度很快,能够及时做出调整,使温度保持在设定范围内。
讨论和分析:自动控制系统的核心是控制器,它通过不断监测和判断系统的状态,根据预设的目标进行调节。
在本次实验中,控制器通过与温度传感器的连接,获取实时温度数据,并根据设定的范围进行判断和调节。
这种反馈控制的方式使得系统能够自主运行,并且具备一定的稳定性。
自动控制在现实生活中有着广泛的应用。
例如,工业生产中的自动化生产线,通过自动控制系统可以实现对产品质量和生产效率的精确控制。
自动控制实训作业报告总结
![自动控制实训作业报告总结](https://img.taocdn.com/s3/m/c9e4749b88eb172ded630b1c59eef8c75ebf957a.png)
随着科技的不断发展,自动控制技术在工业、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
为了提高我们对自动控制理论知识的理解,增强实际操作能力,我们进行了为期两周的自动控制实训。
本次实训旨在通过实际操作,加深对自动控制基本原理、控制系统的设计与调试方法的理解,培养我们的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下内容:(1)自动控制基本原理的学习:了解自动控制的基本概念、控制系统的类型、传递函数等基本理论。
(2)典型环节的模拟:利用自动控制实训箱模拟典型环节,如比例环节、积分环节、微分环节等,学习各环节的特性及其在控制系统中的作用。
(3)控制系统设计与调试:根据实际需求设计控制系统,并利用实训箱进行调试,观察系统动态响应,分析系统性能。
(4)系统稳定性分析:学习系统稳定性分析方法,如奈奎斯特判据、根轨迹法等,对设计的控制系统进行稳定性分析。
2. 实训过程(1)理论学习:首先,我们对自动控制基本原理进行了深入学习,通过查阅资料、课堂讲解等方式,掌握了相关理论知识。
(2)实训操作:在理论学习的指导下,我们开始进行实训操作。
首先,在实训老师的指导下,熟悉实训箱的各个功能模块,了解各模块的作用。
然后,按照实训指导书的要求,进行典型环节的模拟实验,观察系统动态响应,分析各环节的特性。
(3)控制系统设计与调试:在实训老师的指导下,我们根据实际需求,设计并调试控制系统。
首先,根据系统要求,选择合适的控制器和执行机构。
然后,利用实训箱进行调试,观察系统动态响应,分析系统性能。
在调试过程中,我们遇到了一些问题,通过查阅资料、讨论等方式,最终解决了这些问题。
(4)系统稳定性分析:在控制系统调试完成后,我们利用奈奎斯特判据、根轨迹法等方法对系统进行稳定性分析,确保系统稳定可靠。
1. 实训成果通过本次实训,我们取得了以下成果:(1)掌握了自动控制基本原理,提高了对控制系统的理解。
(2)学会了典型环节的模拟方法,能够根据实际需求进行控制系统设计。
自动控制实践实验报告
![自动控制实践实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/d2ec92b4162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94db.png)
一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本概念和原理;2. 掌握自动控制系统的基本分析方法;3. 培养动手操作能力和实验技能;4. 提高对自动控制系统的设计、调试和优化能力。
二、实验原理自动控制系统是一种利用反馈控制原理,使被控对象的输出量能够跟踪给定输入量的系统。
本实验主要研究线性定常系统的稳定性、动态性能和稳态性能。
三、实验设备1. 自动控制实验台;2. 实验仪器:信号发生器、示波器、信号调理器、数据采集卡等;3. 实验软件:MATLAB/Simulink。
四、实验内容1. 系统搭建与调试(1)搭建实验台,连接实验仪器;(2)设置信号发生器,产生不同频率、幅值的信号;(3)调整信号调理器,对信号进行放大、滤波等处理;(4)将处理后的信号输入实验台,观察系统的响应。
2. 稳定性分析(1)根据实验数据,绘制系统的伯德图;(2)根据伯德图,判断系统的稳定性;(3)通过改变系统参数,观察对系统稳定性的影响。
3. 动态性能分析(1)根据实验数据,绘制系统的阶跃响应曲线;(2)根据阶跃响应曲线,分析系统的上升时间、超调量、调节时间等动态性能指标;(3)通过改变系统参数,观察对系统动态性能的影响。
4. 稳态性能分析(1)根据实验数据,绘制系统的稳态误差曲线;(2)根据稳态误差曲线,分析系统的稳态性能;(3)通过改变系统参数,观察对系统稳态性能的影响。
五、实验结果与分析1. 系统搭建与调试通过搭建实验台,连接实验仪器,观察系统的响应,验证了实验系统的可行性。
2. 稳定性分析根据伯德图,判断系统在原参数下的稳定性。
通过改变系统参数,观察对系统稳定性的影响,得出以下结论:(1)系统在原参数下稳定;(2)减小系统参数,系统稳定性提高;(3)增大系统参数,系统稳定性降低。
3. 动态性能分析根据阶跃响应曲线,分析系统的动态性能指标:(1)上升时间:系统在给定输入信号作用下,输出量达到稳态值的80%所需时间;(2)超调量:系统在达到稳态值时,输出量相对于稳态值的最大偏差;(3)调节时间:系统在给定输入信号作用下,输出量达到稳态值的95%所需时间。
自动控制原理实验报告
![自动控制原理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/c8076a5fc381e53a580216fc700abb68a982adc8.png)
自动控制原理实验报告摘要:本实验通过对自动控制原理的研究与实践,旨在深入了解自动控制系统的基本原理,以及相关的实验应用。
通过实验的设计与实施,我们在实践中学习了控制系统的结构、传递函数、稳定性、稳态误差等内容,并通过使用PID控制器对物理实验系统进行控制,从而对自动控制系统有了更加深入的理解。
引言:自动控制原理是现代工程控制领域的基础理论之一,在工业、交通、通信等领域都有广泛的应用。
自动控制原理实验是培养学生工程实践能力和动手能力的重要实践环节。
本实验通过对自动控制原理相关实验的设计与实践,让我们深入了解了自动控制系统的基本原理,并通过实际操作对理论知识进行了实际应用。
实验目的:1. 了解自动控制系统的基本结构和原理;2. 学习如何建立传递函数,并分析系统的稳定性;3. 熟悉PID控制器的参数调节方法;4. 掌握如何利用PID控制器对物理实验系统进行控制。
实验原理与方法:1. 实验装置搭建:我们搭建了一个简单的电路系统,包括输入信号源、控制器、执行器和输出传感器。
通过控制器对执行器的控制,实现对输出信号的调节。
2. 传递函数建立:使用系统辨识方法,通过对输入和输出信号的采集,建立系统的传递函数。
经过数据处理和分析,得到系统的传递函数表达式。
3. 稳定性分析:对系统的传递函数进行稳定性分析,包括零极点分析和Nyquist稳定性判据。
根据分析结果,判断系统的稳定性。
4. PID参数调节:根据传递函数和系统要求,使用PID控制器对系统进行调节。
根据实际情况进行参数调节,使得系统的响应达到要求。
实验结果与讨论:我们通过以上方法,成功地建立了控制系统的传递函数,并进行了稳定性分析。
通过对PID控制器参数的调节,使系统的稳态误差达到了要求。
通过实验,我们深刻理解了自动控制系统的基本原理,并学会了如何应用具体方法进行实际操作。
实验结论:通过自动控制原理的实验研究,我们对控制系统的基本原理有了更加深入的了解。
实践中,我们通过搭建实验装置、建立传递函数、进行稳定性分析和PID参数调节等实验操作,使得理论知识得到了更加全面的应用和巩固。
自动控制实训作业报告
![自动控制实训作业报告](https://img.taocdn.com/s3/m/ed167052591b6bd97f192279168884868662b809.png)
一、实训目的本次自动控制实训旨在通过实际操作,加深对自动控制理论知识的理解,提高动手能力和实际应用能力。
通过实训,学生能够掌握自动控制系统的基本组成、工作原理,以及常用控制器的调试方法。
同时,通过设计简单的控制电路,培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。
二、实训环境实训环境为实验室,配备有自动控制系统实训箱、示波器、信号发生器、数字万用表等设备。
三、实训原理自动控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和反馈元件组成。
控制器根据输入信号与反馈信号的偏差,产生控制信号,驱动执行器对被控对象进行调节,使被控对象的输出信号满足预定要求。
四、实训过程1. 实训一:熟悉自动控制系统实训箱首先,对自动控制系统实训箱进行熟悉,了解各个组件的功能和连接方式。
实训箱包括输入信号源、反馈元件、控制器、执行器等部分。
2. 实训二:阶跃响应实验通过调整控制器参数,观察系统的阶跃响应曲线,分析系统的稳定性、快速性和准确性。
(1)搭建实验电路,连接信号发生器、控制器、反馈元件和执行器。
(2)输入阶跃信号,观察系统的输出响应。
(3)调整控制器参数,重复步骤(2),分析不同参数对系统性能的影响。
3. 实训三:PID控制器调试学习PID控制器的原理,通过调整比例、积分和微分参数,使系统达到期望的响应性能。
(1)搭建PID控制器实验电路。
(2)输入阶跃信号,观察系统的输出响应。
(3)调整PID参数,重复步骤(2),分析不同参数对系统性能的影响。
4. 实训四:设计简单的控制电路根据实际需求,设计简单的控制电路,如过载保护电路、温度控制电路等。
(1)分析控制需求,确定电路功能。
(2)设计电路原理图。
(3)搭建实验电路,进行测试和调试。
五、实训结果1. 成功搭建了自动控制系统实训电路,并进行了阶跃响应实验和PID控制器调试。
2. 掌握了阶跃响应曲线的分析方法,能够根据曲线判断系统的稳定性、快速性和准确性。
3. 熟悉了PID控制器的原理和调试方法,能够根据实际需求调整控制器参数。
自动控制实验报告
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自动控制实验报告自动控制实验报告引言:自动控制技术是现代工程领域中不可或缺的一部分,它通过对系统的监测和调节,使得系统能够自动地实现预期的目标。
本实验旨在通过对自动控制系统的设计和调试,探索自动控制技术在实际应用中的作用和效果。
一、实验目的本实验的主要目的是通过设计一个自动控制系统,实现对温度的精确控制。
具体而言,我们需要实现以下几个目标:1. 设计一个合适的传感器,能够准确地测量温度,并将测量结果输出给控制系统。
2. 设计一个控制器,能够根据传感器的反馈信号,调节加热器的功率,以达到预期的温度。
3. 进行系统的调试和优化,使得控制系统能够稳定地工作,并且在温度变化时能够快速响应。
二、实验装置与方法1. 实验装置:本实验使用了一个加热箱作为待控制的对象,通过加热器提供热量,传感器测量温度,并通过控制器对加热器的功率进行调节。
2. 实验方法:首先,我们需要根据实验要求,选择合适的传感器和控制器,并将它们与加热箱连接起来。
然后,通过对控制器的参数进行调试和优化,使得系统能够稳定地工作,并且在温度变化时能够快速响应。
三、实验结果与分析在实验过程中,我们通过不断调节控制器的参数,使得系统能够在预期的温度范围内稳定工作。
通过对实验数据的分析,我们可以看到控制器对温度的调节非常精确,能够在短时间内将温度调整到预期的值。
同时,控制器还能够根据温度的变化趋势,进行及时的调整,以保持系统的稳定性。
四、实验结论通过本次实验,我们深入了解了自动控制技术在温度控制方面的应用。
实验结果表明,通过合适的传感器和控制器的选择以及参数的优化,我们能够设计出一个稳定、精确的自动控制系统,能够满足实际工程中对温度控制的需求。
五、实验总结本次实验不仅加深了我们对自动控制技术的理解,也提高了我们的实际操作能力。
通过实验过程中的调试和优化,我们学到了如何根据系统的反馈信号进行参数调整,以实现对系统的精确控制。
同时,我们也认识到了自动控制技术在工程实践中的重要性和广泛应用。
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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。
系统开环传递函数为:G(S) = =开环增益为:K=K1/K0(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=,R200K 1= R200K =⇒系统闭环传递函数为:KS S KS S S W n n n 5552)(2222++=++=ωζωω 其中自然振荡角频率:R1010T K 1n ==ω;阻尼比:40R1025n =ω=ζ2.典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图图3(2) 模拟电路图图4(3) 理论分析系统的开环传函为:)1S 5.0)(1S 1.0(S R 500)S (H )S (G ++=(其中R 500K =),系统的特征方程为:0K 20S 20S 12S 0)S (H )S (G 123=+++⇒=+。
(4) 实验内容从Routh 判据出发,为了保证系统稳定,K 和R 如何取值,可使系统稳定,系统临界稳定,系统不稳定三、 实验现象分析1.典型二阶系统瞬态性能指标表1其中21e Mp ζ-ζπ-=,2np 1t ζ-ωπ=,n s 4t ζω=,21p e 1)t (C ζ-ζπ-+=2.典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况由Routh判据得:S3 1 20S212 20KS10S020K 0要使系统稳定则第一列应均为正数,所以得得0<K<12即R>41.7KΩ时,系统稳定K=12 即R=41.7KΩ时,系统临界稳定K>12即R<41.7KΩ时,系统不稳定二线性系统的根轨迹分析1.绘制图3系统的根轨迹由开环传递函数分母多项式得最高次为3,所以根轨迹条数为3。
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一、实验目的1. 熟悉并掌握自动控制实验系统的基本操作方法。
2. 了解典型线性环节的时域响应特性。
3. 掌握自动控制系统的校正方法,提高系统性能。
二、实验设备1. 自动控制实验系统:包括计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI软件、万用表等。
2. 电源:直流稳压电源、交流电源等。
三、实验原理自动控制实验系统主要由模拟实验箱和计算机组成。
通过模拟实验箱,可以搭建不同的自动控制系统,并通过计算机进行实时数据采集、分析、处理和仿真。
四、实验内容及步骤1. 搭建比例环节实验(1)根据实验要求,搭建比例环节实验电路。
(2)设置输入信号,观察并记录输出信号。
(3)分析比例环节的时域响应特性。
2. 搭建积分环节实验(1)根据实验要求,搭建积分环节实验电路。
(2)设置输入信号,观察并记录输出信号。
(3)分析积分环节的时域响应特性。
3. 搭建比例积分环节实验(1)根据实验要求,搭建比例积分环节实验电路。
(2)设置输入信号,观察并记录输出信号。
(3)分析比例积分环节的时域响应特性。
4. 搭建系统校正实验(1)根据实验要求,搭建系统校正实验电路。
(2)设置输入信号,观察并记录输出信号。
(3)分析系统校正前后的时域响应特性。
五、实验结果与分析1. 比例环节实验结果实验结果显示,比例环节的输出信号与输入信号成正比关系,且响应速度较快。
2. 积分环节实验结果实验结果显示,积分环节的输出信号与输入信号成积分关系,且响应速度较慢。
3. 比例积分环节实验结果实验结果显示,比例积分环节的输出信号既具有比例环节的快速响应特性,又具有积分环节的缓慢响应特性。
4. 系统校正实验结果实验结果显示,通过校正后的系统,其响应速度和稳态误差均有所提高。
六、实验结论1. 通过本次实验,掌握了自动控制实验系统的基本操作方法。
2. 熟悉了典型线性环节的时域响应特性。
3. 学会了自动控制系统的校正方法,提高了系统性能。
七、实验感想本次实验让我深刻认识到自动控制理论在实际工程中的应用价值。
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实验六线性定常系统的串联校正一、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。
二、实验内容1.对未加校正装置是系统的性能进行分析,根据性能要求,进行校正器模型的理论设计。
2.用Matlab仿真(1)观测校正前系统的时域,频域性能。
(2) 观测校正后系统的时域,频域性能。
(3)对比(1)(2)中的结果分析校正器性能,在保证校正效果的前提下并根据实验台实际参数进行校正器模拟调整。
最终确定校正器模型。
3.模拟实验。
(1)根据给定的系统模型和实验台实际参数搭接校正前的系统模拟电路。
(2)根据最终确定的校正器模型搭接校正器模拟电路。
(3)用上位机软件观测系统时频域性能进行分析,验证是否满足设计的要求。
4.对仿真实验和模拟实验的结果进行分析比较。
三、实验题目6-5设单位开环传递函数为)1()(0+=s s Ks G 试设计性能要求相位裕度大于或等于045;单位斜坡输入下稳态误差小于0.067rad ;截止频率不小于7.5rad/s 。
四、实验步骤 1.Matlab 仿真部分(1)进行校正前系统的性能分析。
由Ess<0.067,确定K>15,取K=15 频域分析:在Matlab 软件中输入程序:g0=tf([15],[1 1 0]);bode (g ) 绘制出校正前系统的伯德图,在图中可知系统的性能不能满足性能的要求,需要校正。
时域分析:输入程序为:gf=feedback(g0,1);step(gf),校正前闭环系统的阶跃响应曲线(2)将理论计算出的校正器模型引入系统,进行校正后系统的性能分析。
频域分析:在Matlab软件中输入程序:gc=tf([0.725 1],[0.0238 1]);g=g0*gc;bode(g0,g)绘制出校正后系统的伯德图。
自动控制实训报告总结范文
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一、实训背景随着科技的不断发展,自动控制技术已成为现代工业生产、航空航天、交通运输等领域不可或缺的技术。
为了使我对自动控制技术有一个更深入的了解,学校安排了为期两周的自动控制实训。
通过本次实训,我不仅掌握了自动控制的基本原理和操作技能,还提升了团队协作和解决问题的能力。
二、实训目的1. 理解自动控制系统的基本原理和组成。
2. 掌握自动控制系统的设计和调试方法。
3. 提高动手操作能力和团队协作能力。
4. 培养创新意识和工程实践能力。
三、实训内容1. 自动控制系统原理学习:通过理论学习,掌握了自动控制系统的基本概念、分类、组成和原理。
学习了反馈控制、前馈控制、自适应控制等基本控制策略。
2. 自动控制系统设计:在实训教师的指导下,学习了使用MATLAB等软件进行自动控制系统的建模、仿真和优化。
通过实际操作,掌握了PID控制、模糊控制等常用控制算法的设计和应用。
3. 自动控制系统调试:学习了自动控制系统的调试方法和技巧,掌握了使用示波器、频率分析仪等仪器对系统进行调试和性能测试。
4. 团队合作与交流:在实训过程中,我与同学们分工合作,共同完成实训项目。
通过交流讨论,提高了团队协作和沟通能力。
四、实训过程1. 理论学习:通过课堂讲解、自学和查阅资料,掌握了自动控制系统的基本理论知识。
2. 软件应用:使用MATLAB等软件进行自动控制系统的建模、仿真和优化,提高了计算机应用能力。
3. 实验操作:在实训教师的指导下,进行了自动控制系统的实验操作,掌握了实验技能。
4. 项目实践:分组进行自动控制系统的设计与调试,培养了团队协作和解决问题的能力。
五、实训收获1. 理论知识:对自动控制系统的基本原理、组成、分类和控制策略有了深入的理解。
2. 实践技能:掌握了自动控制系统的建模、仿真、优化和调试方法,提高了动手操作能力。
3. 团队协作:在实训过程中,与同学们分工合作,共同完成实训项目,提高了团队协作和沟通能力。
4. 创新意识:在实训过程中,遇到问题时,积极思考、寻求解决方案,培养了创新意识。
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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==自控实验结题报告Beijing Jiaotong University自控实验结题报告姓名:TYP班级:电气0906 指导老师:王喜莲完成日期:201X.12.8内容:实验3-8仿真,实验1-8波形、数据实验一典型线性环节的研究实验采集波形分别按电路图连好电路,可得到实验波形如下图所示:(1)比例环节:输入阶跃信号 Ri=1M,Rf=1MRi=1M,Rf=510k kp=1.03,理论值为1 Kp=0.522,理论值为0.51 相对误差3% 相对误差2.35%Ri=500k,Rf=1M (2)积分环节,输入阶跃信号 Kp=1.992,理论值2 Ri=1M,Ci=1u 相对误差4%理论值Ti=1sRi=1M,Ci=4.7u 理论值Ti=4.7s(3)比例积分环节,输入阶跃信号Ri=Rf=1M,Cf=4.7u 理论值Ti=4.7s,kp=1Ri=2M,Rf=1M,Cf=4.7u 理论值Ti=4.7s,kp=0.5Ri=1M,Ci=10u 理论值Ri=Rf=1M,Cf=10u 理论值Ti=10s,kp=1(4)比例微分环节,输入阶跃信号 Ri=Rf=R1=R2=1M,C=0.1u理论值kp=2,Td=0.015sRi=2M,Rf=R1=R2=1M,C=0.1u 理论值kp=1, Td=0.015s(5)比例微分积分环节,输入阶跃信号 Ri=4M,Rf=R1=R2=1M C=Cf=0.47u,理论值kp=1Ri=Rf=1M,Cf=0.47u理论值k=1,T=0.47sRi=2M,Rf=R1=R2=1M,C=0.47u 理论值kp=1, Td=0.0705s(6)一阶惯性环节, 输入阶跃信号Ri=Rf=1M,Cf=0.1u 理论值k=1,T=0.1sRi=500k,Rf=1M,Cf=0.47u 理论值k=2,T=0.47s思考题① 设计一个能满足e1+e2+e3=e运算关系的实用加法器。
自动控制实训实验报告
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一、实验目的1. 熟悉自动控制系统的基本组成和原理。
2. 掌握常用控制元件的性能和特点。
3. 学会搭建简单的自动控制系统。
4. 通过实验,加深对自动控制理论知识的理解。
二、实验原理自动控制系统是一种通过反馈机制实现被控对象状态控制的系统。
它主要由被控对象、控制器和执行器组成。
控制器根据被控对象的实际状态与期望状态之间的偏差,产生控制信号,驱动执行器实现对被控对象的控制。
三、实验仪器与设备1. 自动控制实训台2. 电源3. 控制器4. 执行器5. 测量仪器四、实验内容1. 搭建简单控制系统(1)根据实验要求,搭建一个简单的自动控制系统,如图1所示。
(2)检查系统连接是否正确,确保各个元件连接牢固。
(3)开启电源,观察系统运行情况。
2. 观察控制过程(1)通过手动调节控制器,使被控对象的输出达到期望值。
(2)观察控制过程,分析控制效果。
3. 改变系统参数(1)改变控制器的参数,观察系统响应的变化。
(2)分析参数变化对系统性能的影响。
4. 故障排除(1)人为制造故障,观察系统响应。
(2)分析故障原因,并排除故障。
五、实验结果与分析1. 搭建简单控制系统通过搭建简单的控制系统,我们掌握了自动控制系统的基本组成和原理。
在实验过程中,我们观察到控制器通过调整控制信号,使被控对象的输出达到期望值。
2. 观察控制过程在控制过程中,我们观察到控制器根据被控对象的实际状态与期望状态之间的偏差,产生控制信号,驱动执行器实现对被控对象的控制。
通过手动调节控制器,我们可以使被控对象的输出达到期望值。
3. 改变系统参数在改变控制器参数的过程中,我们观察到系统响应的变化。
当控制器参数改变时,系统响应速度、稳定性和超调量等性能指标都会发生变化。
这表明控制器参数对系统性能有重要影响。
4. 故障排除在故障排除过程中,我们学会了分析故障原因,并采取相应措施排除故障。
这有助于我们更好地理解自动控制系统的运行原理。
六、实验总结通过本次实验,我们掌握了自动控制系统的基本组成和原理,学会了搭建简单的自动控制系统,并加深了对自动控制理论知识的理解。
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北京联合大学
实验报告
课程(项目)名称:自动控制理论
学院:自动化专业:自控姓名:学号: 2014 指导教师:成绩:
2014年12 月10 日
实验四 线性系统的校正
线性控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定,在给定性能指标的前提下,要求设计者选择控制器(校正网络)的结构和参数,使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
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.观测校正前时域特性曲线,並测量校正前系统的超调量Mp 、峰值时间t P 。
2.观测被控系统的开环对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(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。
3.观测校正后的时域特性曲线,並测量校正后系统的超调量Mp 、峰值时间t P 。
4.观测校正后系统的频率特性,观测校正后幅值穿越频率ωc ′、相位裕度γ′。
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4-1。
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4-1 未校正系统模拟电路图 实验步骤: 注:‘S ST’ 用“短路套”短接!
(1)构造模拟电路:按图4-1安置短路套及测孔联线,表如下。
(b )测孔联线
(2)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函数发生器(B5)单元的量程选择开关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)。
(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。
②观察OUT从0V阶跃+2.5V时被测系统的时域特性,等待一个完整的波形出来后,点击停止,然后移动游标测量其超调量、峰值时间及调节时间。
在未校正系统的时域特性特性曲线上可测得时域特性:
表4-1 未校正系统的时域特性
2).未校正系统的频域特
性的测试
本实验将数/模转换器(B2)单元作为信号发生器,实验开始后,将按‘频率特性扫描点设置’表规定的频率值,按序自动产生多种频率信号,OUT2输出施加于被测系统的输入端r(t),然后分别测量被测系统的输出信号的闭环对数幅值和相位,数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。
未校正系统频域特性测试的模拟电路图见图4-2。
图4-2 未校正系统频域特性测试的模拟电路图
实验步骤:
(1)将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入。
(2)构造模拟电路:按图4-2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: 将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入,运行LABACT 程序,在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目,选
择二阶系统,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始,则进行频率特性测试。
在未校正系统模拟电路的相频特性曲线上可测得未校正系统频域特性:
表4-2 未校正系统频域特性
3).超前校正网络的设计
① 在未校正系统模拟电路的开环相频特性曲线上测得未校正系统的相位裕度γ=18.9°。
② 如果设计要求校正后系统的相位裕度γ′=52°,则网络的最大超前相位角须为:
︒=︒+︒-︒=+-=4291952'm △γγϕ,67.0Sin m =ϕ。
其中△为考虑到)'(C C ωωγ<时,所需減的角度,一般取5°~10°。
③ 可计算出网络的参数: 567.0-10.671sin 1sin 1a m m =+=-+=ϕϕ
④ 可计算出网络的最大超前相位角m ϕ处的对数幅频值为:
7dB 10lg510lga )(L m C ===ϕ
⑤ 在系统开环幅频特性曲线上,可测得7dB )(L -=ω时的角频率m ω=14.4 rad/s ,该角频率应是网络的最大超前角频率,这亦是串联超前校正后系统的零分贝频率'c ω。
⑥ 可计算出计算串联超前校正网络参数:031.024.214.41a 1T m =⨯==ω,
⑦ 令 C=1u , 计算出:R4=155K , R5=38.7K 超前校正网络传递函数为: 0.031S
10.155S
15
1)S (G C ++⨯=
⑧为了补偿接入超前校正网络后,被校正系统的开环增益要下降a 倍,必须另行提高系统的开环增益增益a 倍。
因为a=5,所以校正后系统另行串入开环增益应等于5的运放A5。
4)串联超前校正后系统的时域特性的测试
串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图见图4-3。
图4-3 串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图
实验步骤:注:‘S ST’ 用“短路套”短接!
(1)构造模拟电路:按图4-3安置短路套与测孔联线按下表。
(a )安置短路套 (b )测孔联线
(2)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)。
(3)运行、观察、记录:
运行程序同《1.未校正系统的时域特性的测试》
观察矩形波输出(OUT )从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性,等待一个完整的波形出来后,点击停止,然后移动游标测量其超调量、峰值时间及调节时间。
在串联超前校正后的时域特性特性曲线上可测得时域特性:
表4-3校正后系统的时域特性
5)串联超前校正后系统的频域特性的测试
图4-4 串联超前校正后系统频域特性测试的模拟电路图
串联超前校正后系统的传递函数为:0.3S)0.2S(130
031S .01155S .0151)S (G +⨯
++⨯= 实验步骤:
(1)将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入。
(2)构造模拟电路:按图4-4安置短路套与测孔联线表如下。
(a )安置短路套
(b )测孔联线
图4-5 校正网络(部分)连线示意图
(3)运行、观察、记录:
运行程序同《2.未校正系统的频域特性的测试》。
在串联超前校正后的相频特性曲线上可测得串联超前校正后系统的频域特性:
表4-4校正后系统频域特性
测试结果表明符合设计要求。
注:做完该实验请将A10单元的短路套拔掉放置在短路套闲置区,否则可能会影响矩形波
输出!
三、实验结果截图
1) 未校正系统的时域特性
2)未校正系统的频域特性
4)串联超前校正后系统的时域特性
5)串联超前校正后系统的频域特性
四、总结
我们知道了线性控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定,在给定性能指标的前提下,要求设计者选择控制器(校正网络)的结构和参数,使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
并熟悉和掌握了如何使用频域法校正。
其中在完成串联超前校正后系统的频域特性实验时,由于导线以及短路套的损坏,没有完成实验,最后通过其他同学一起完成了本次实验。