自动控制原理实验指导书资料

《自动控制》实验课前言

一、地位和作用

自动控制理论课程是自动化专业的核心课程。该课程不仅理论性很强，还具有很强的工程应用性及实践性。为了学习和应用好《自动控制理论》，必须十分重视和大力加强该门课程的实验。理论很重要，但理论必须来源于实践才能反过来指导实践。科学的发展证明，只有有了科学实验和生产斗争，才有科学理论，才有自然科学。

为了适应社会发展的需要，为培养合格的自动控制方面的工程师，不但要加强专业基础课《自动控制理论》的学习，而且要加强理论课程的实验能力的培养。《自动控制理论》实验环节的作用是：

1、通过实验学习，使学生了解该实验课的基本思想，掌握常用仪器的调节和使用的基本技能；

2、培养学生科学能力和提高学生进行科学实验的素质；

3、培养学生应用计算机软件分析和研究自动控制有关问题的能力。

因此，要求学生：

（1）应具有看懂实验教材、仪器使用说明书及查阅工具书、参考资料的能力；

（2）应具有正确使用仪器设备的能力；

（3）应具有处理数据、分析实验结果，撰写完整实验报告的能力；

（4）应具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度及实事求是的工作作风；

二、实验课的基本要求

1、实验前的预习

为保证实验顺利进行并收到预期的效果，要求在预习时必须认真阅读实验指导书弄懂有关理论，作到明确实验目的、任务、基本原理、实验线路及方法步骤，清楚实验要观察的现象和要记录的数据，及有关注意事项，并在此基础上写出实验预习报告。预习报告应包括：

（1）实验名称；

（2）实验目的；

（3）实验原理与说明（不要照抄指导书，而应极简单的叙述），特别是

有关的电原理图应简要说明其原理；

（4）任务、步骤及接线图；

（5）记录表格（可供实验后填写测量数据）；

（6）预先需设计和计算的内容；

（7）实验设备（规格、型号可在实验后填写）；

预习报告要求清楚、简洁，独立思考完成，在认真做好预习的前提下，才可进行实验，预习不合格，不得进行实验。

2、实验课的进行；

良好的工作方法和操作程序，是使实验课进行的顺利、有效、安全的基本保证。进行实验的一般程序为：

（1）仪器、设备的配置与检查：

学生到达指定的实验位置时，首先应检查所提供的设备、仪器是否齐全，量程是否符合要求，并了解各设备的使用方法，做好记录准备和桌面的整理工作，将不用的设备整齐地放在一边；

（2）连接电路

a) 合理安排仪器、元件位置，导线该长则长，该短则短，真正作到连线清楚，便于检查，操作方便；

b) 连线要牢固、可靠，在一个接线柱上不多于两个接线片；

c) 接线原则是“先串后并”，对复杂的电路可“先分后合”或“先主后辅”，即将整个电路分为若干部分分别连接，最后构成整体；

d) 接好线路，自查无误、请指导教师复查无误后，方可通电；在做实验过程中，如改变线路，也需经实验教师检查后，方可通电；

（3）预操作：

经教师复查线路后，在与同组同学打好招呼后，即可通电开始实验，进行整个实验前应养成预操作的习惯，其目的是：

a) 观察电路中各指示仪表工作是否正常；

b) 观察测量数据变化趋势，以确定实验曲线的取点；

c) 尤其应注意变化的特殊点，应做取数的重点（曲率大处多取几点，曲率小处少取几点）；

d) 熟悉了解操作步骤，初步掌握整个实验的全局；

（4）按实验步骤逐项开始工作，观察现象、读取数据，记录与审查数据

（按要求有时需描绘示波器所示曲线）；

关于读取数据，首先要弄清仪器的量程及刻度，其次姿态要正确，作到“眼、针、影”三者重合方可读数，同时合理取舍有效数字；

记录读书要求完整、清晰，力求表格化；

在操作过程中若发现异常现象如：焦糊味、冒烟、异常响动，指针过头不返回等现象，应立即拉闸断电，保护现场，请教指导教师共同分析原因，经处理后方可继续实验。

（5）实验结尾工作

在完成全部规定内容的实验后，先自行检查一下实验数据，再请指导教师检查，并在原始数据上签字后，方可断电拆线，将仪器、设备及导线整齐放在原来的位置，工具及元件交还实验教师，经同意后，即可离开实验室。

“原始数据”应记录在一定格式的原始数据记录纸上，要尊重“原始数据”记录，实验后不得随意涂改，（在实验工作中，“原始数据”在某种意义上说，具有一定的“法律”性质，绝不可随意涂改）。原始数据记录附在实验报告之后，一并交上。

3、实验报告

实验报告是实验工作的全面总结，要用简明的形式将实验结果如实地表达出来，报告要求文字流畅、简明扼要、字迹端正、分析合理、讨论深刻。

实验报告一般应包括下列几项：

（1）实验名称；

（2）实验任务（目的）；

（3）实验设备；

（4）实验原理与说明（要用简练的语言叙述）；

（5）实验线路与步骤；

（6）数据、图表（所做曲线应画在坐标纸上）及计算示例；

（7）实验结果的分析处理（包括结论、误差分析与讨论、收获体会、对实验的改进意见等）；

（8）回答问题

学生在作完实验后，应及时写好实验报告，无故不交报告者，不得进行下次的实验。

实验一 典型环节的模拟研究

一、实验目的：

1．了掌握自控系统解并教学模拟机的使用方法，掌握典型环节

模拟电路的构成方法，培养学生的实验技能；

2．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线；

3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响；

二、实验要求：

1．观测各种典型环节的阶跃响应曲线；

2．观测参数变化对典型环节阶跃响应的影响；

三、实验仪器：

1．自控系统教学模拟机 1台；

2．数字示波器 1台；

3．万用表 1块；

四、实验原理和电路：

本实验是利用运算放大器的基本特性(开环增益高、输入阻抗大、输出阻抗小等)，设置不同的反馈网络来模拟各种典型环节。 典型环节方块图及其模拟电路如下：

1. 比例(Ｐ)环节：（方框图如图1—1所示）。

方框图 模拟电路图

图1─1 比例环节：

图中：Ｋp=i f

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