自控实验指导书
《自动控制原理》实验指导书
《自动控制原理》实验指导书梅雪罗益民袁启昌许必熙南京工业大学自动化学院目录实验一典型环节的模拟研究--------------------------1 实验二典型系统时域响应和稳定性-------------------10 实验三应用MATLAB进行控制系统根轨迹分析----------15 实验四应用MATLAB进行控制系统频域分析------------17 实验五控制系统校正装置设计与仿真-----------------19 实验六线性系统校正-------------------------------22 实验七线性系统的频率响应分析---------------------26 附录：TDN—ACP自动控制原理教学实验箱简介----------31实验一 典型环节的模拟研究一． 实验目的1．熟悉并掌握TD-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响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)A 方框图：如图1.1-1所示。
图1.1-1B 传递函数：K S Ui S Uo =)()( C 阶跃响应：)0()(≥=t Kt U O 其中 01/R R K =D 模拟电路图：如图1.1-2所示。
图1.1-2注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K 的电阻，实验中不需要再接。
以后的实验中用到的运放也如此。
E 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)A ．方框图：如右图1.1-3所示。
图1.1-3B ．传递函数：TSS Ui S Uo 1)()(=C ．阶跃响应： )0(1)(≥=t t Tt Uo 其中 C R T 0=D ．模拟电路图：如图1.1-4所示。
自动控制原理实验指导书
⾃动控制原理实验指导书⽬录第⼀章⾃动控制原理实验 (1)实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性 (1)实验⼆典型⼆阶系统的动态特性 (4)实验三典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 (6)实验四调节系统的稳态误差分析 (8)实验五三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 (11)实验六单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 (13)实验七典型⾮线性环节的模拟⽅法 (15)实验⼋线性系统的相平⾯分析 (17)第⼆章控制理论实验箱及DS3042M（40M）⽰波器简介 (19)第⼀节⾃动控制理论实验箱的简介 (19)第⼆节数字存储⽰波器简介 (20)第⼀章⾃动控制原理实验实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性⼀、实验⽬的1、掌握⽐例、积分、实际微分及惯性环节的模拟⽅法。
2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。
⼆、实验设备及器材配置1、⾃动控制理论实验系统。
2、数字存储⽰波器。
3、数字万⽤表。
4、各种长度联接导线。
三、实验内容分别模拟⽐例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节，输⼊阶跃信号，观察变化情况。
1、⽐例环节实验模拟电路见图1-1所⽰传递函数：K R R V V I -=-=120阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K（2） R 1=100K R 2=200K2、积分环节实验模拟电路见图1-2所⽰传递函数：ST V V I I O 1-= ，其中T I阶跃输⼊信号：2V 实验参数：（1） R=100K C=1µf（2） R=100K C=2µf 3、实际微分环节实验模拟电路见图1-3所⽰传递函数：K ST S T V V D D I O +-=1 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K （2）R 1=100K R 2=200K C=1µf4、惯性环节实验模拟电路见图1-4所⽰传递函数：1+-=TS K V V I O 其中 T=R 2C K=12R R 阶跃输⼊：2V 实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K C=1µf（2） R=100K R 2=100K C=2µfR四、实验步骤1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。
自动控制原理实验实验指导书
自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应（验证性实验） (1)实验三控制系统的稳定性分析（验证性实验） (9)实验三系统稳态误差分析（综合性实验） (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。
2.学习典型环节阶跃响应测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。
二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。
1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。
2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。
3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。
4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。
5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。
6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。
三、实验报告1.画出惯性环节、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模拟电路图，用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。
2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由模拟电路计算的结果相比较。
附1：预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2：由模拟电路推导传递函数的参考方法1． 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ，R 2C=T ，则系统的传递函数可写成下面的形式：()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下：/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2． 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈，则可将R4忽略，则可将两边化简得到传递函数如下： 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +， T=2323R R C R R +，则系统的传递函数可写成下面的形式：()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时，单位脉冲响应不稳定，讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应（验证性实验）一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
自动控制原理实验指导书
目录实验装置简介·························································（3-4·）实验一控制系统典型环节的模拟·················（5-6）实验二一阶系统的时域响应及参数测定·····（6-7）实验三二阶系统的瞬态响应分析·················（8-9）实验四频率特性的测试·······························（9-13）实验五PID控制器的动态特性······················（13-15）实验六典型非线性环节·································（15-18）实验七控制系统的动态校正（设计性实验）··（19）备注：本实验指导书适用于自动化、电子、机设等专业，各专业可以根据实验大纲选做实验。
自动控制原理实验指导书
自动控制原理实验指导书信息工程学院自动化教研室目录目录...................................................... 错误！未定义书签。
第一章虚拟示波器........................................... 错误！未定义书签。
第一节虚拟示波器的类型................................. 错误！未定义书签。
第二节虚拟示波器的使用................................. 错误！未定义书签。
第二章自动控制原理实验..................................... 错误！未定义书签。
实验一典型环节的模拟研究............................... 错误！未定义书签。
实验二典型二阶系统瞬态响应和稳定性 (12)实验三控制系统的频率特性 (15)实验四系统校正 (20)实验五典型非线性环节 (24)附录一 LCAACT集成调试环境 (31)第一节 LCAACT软件界面介绍 (31)第二节第二节 88串行监控命令 (43)第三节 LCAACT软件调试 (46)第四节快速入门 (48)第一章虚拟示波器第一节虚拟示波器的类型虚拟示波器的类型为了满足自动控制不同实验的要求我们提供了示波器的三种使用方法。
（1）示波器的一般用法（2）幅频相频示波器的用法（3）特征曲线的用法第二节虚拟示波器的使用一．设置用户可以根据不同的要求选择不同的示波器，具体设置方法如下：1．示波器的一般用法：运行LCAACT程序，点击开始即可当作一般的示波器使用。
2. 实验使用：运行LCAACT程序，选择‘自动控制 / 微机控制 / 控制系统’菜单下的相应实验项目，再选择开始实验，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、CH2测孔测量波形。
自动控制原理（实验指导书）
⾃动控制原理（实验指导书）⽬录实验⼀典型环节的模拟研究（验证型）（2）实验⼆典型系统的瞬态响应和稳定性（设计型）（9）实验三动态系统的数值模拟（验证型）（15）实验三动态系统的频率特性研究（综合型）（16）实验四动态系统的校正研究（设计型）（18）附录XMN—2学习机使⽤⽅法简介（20）实验⼀典型环节的模拟研究⼀、实验⽬的:1、了解并掌握XMN-2型《⾃动控制原理》学习机的使⽤⽅法，掌握典型环节模拟电路的构成⽅法，培养学⽣实验技能。
2、熟悉各种典型线性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、实验设备Uo(S)=（K+TS 1）S1?)1()()(21210210CS R R RR R R R S U S U i +++≈（1-19）⽐较式(1-17)和(1-19)得K=21R R R +T=C R R R R ?+2121 （1-20）当输⼊为单位阶跃信号,即Ui(t)=1(t)时,Ui(S)=1/S 。
则由式（1-17）得到111)()(23111022100210++?+++=S C R S C R C R C R S C R R R R S U S U i (1-24) 考虑到R 1》R 2》R 3，则式（1-24）可近似为S C R R R S C R R R S U S U i 2021100101)()(++≈（1-25）⽐较式(1-23)和(1-25)得K P =1R R ， T 1=R 0C 1T D =2021C R R R ? （1-26）当输⼊为单位阶跃信号,即Ui(t)=1(t)时,Ui(S)=1/S 。
则由式（1-23）得到U o (S)=（K P +ST 11+T D S ）S 1?五、实验报告要求：1、实验前计算确定典型环节模拟电路的元件参数各⼀组，并推导环节传递函数参数与模拟电路电阻、电容值的关系以及画出理想阶跃响应曲线。
2、实验观测记录。
自动控制元件实验指导书
目录●实验室安全操作守则●实验一：直流继电器逻辑电路实验●实验二：单相变压器实验●实验三：三相感应电动机实验●实验四：自整角机实验实验室安全操作守则1．首次进入实验室参加实验的学生应认真听取实验指导教师对于安全内容的介绍。
2．实验室总电源由指导教师负责，学生不得擅自接触。
3．为确保人身安全，电机实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验用线，防止卷入电动机旋转部件。
实验过程中需妥善保管好水杯、饮料瓶等容器，不许放置在实验操作台上。
4．学生进行实验时，独立完成的实验线路连接或改接，须经指导教师检查无误并提醒注意事项后，方可接通电源。
5．严禁带电接线、拆线、接触带电裸露部位及电机旋转部件。
6．各种仪表、设备在使用前应先确认其所在电路的额定工作状态，选择合理的量程。
若认为仪表、设备存在问题或发生故障，应报告指导教师，不得自行排除故障。
7．实验中发生故障时，必须立即切断电源并保护现场，同时报告指导教师。
待查明原因并排除故障后，才可继续进行实验。
8．实验室内禁止打闹、大声喧哗、乱扔废物以及其它不文明行为。
9．实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。
10．实验完毕后应首先切断电源，再经指导教师检查实验数据后方可拆除实验线路，并将实验仪表、用线摆放整齐。
实验一直流继电器逻辑电路实验一、实验目的1．掌握直流继电器主要特征2．掌握继电器逻辑电路设计方法3．根据给定的逻辑要求能实现继电器逻辑控制电路的设计与连接。
二、预习思考题1．继电器逻辑控制电路的作用是什么?2．如何实现继电器逻辑控制电路?三、实验主要设备介绍继电器逻辑电路实验设备实物图1．继电器逻辑电路实验设备直流继电器：动作线圈额定电压直流12V，触点二常开、二常闭，共8只。
★注意本实验中的直流继电器，常开与常闭触点间有一个公共端，设计电路时要考虑这个结构的影响。
直流稳压电源：正电源+12V；负电源0～-12V可调。
发光二极管：串联电阻后工作电压12V，正向发光红色，反向发光绿色，共4组。
自动控制理论实验指导书
自动控制理论实验指导书第一章硬件资源EL-AT-II型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。
显示器打印机计算机 AD/DA卡实验箱电路图1 实验系统构成实验箱面板如图2所示：图2 实验箱面板下面主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-II系统采用本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源主要技术性能指标为：1．输入电压：AC 220V2．输出电压/电流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A 3．输出功率：22W4．工作环境：－5℃～＋40℃。
二、 AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采用ADUC812芯片做为采集芯片，负责采样数据- 1 -自动控制理论实验指导书 .及与上位机的通信，其采样位数为12位，采样率为10KHz。
在卡上有一块32KBit的RAM62256，用来存储采集后的数据。
AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和四路输入（AD1、AD2、AD3、AD4），其输入和输出电压均为－5V～+5V。
图3 AD/DA采集卡另外在AD/DA卡上有一个9针RS232串口插座用来连接AD/DA卡和计算机，20针的插座用来和控制对象进行通讯。
三、实验箱面板实验箱面板布局如图4所示。
AD/DA卡输入输出模块实验模块1 实验模块2 二极管区 EL-CAT-II 电阻、电容、二极管区实验模块3 变阻箱、变容箱模块实验模块5 实验模块6 实验模块7 图4 实验箱面板布局实验箱面板主要由以下几部分构成： 1．实验模块本实验系统有八组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
这样通过对这八个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
自动控制原理实验指导书
目录第一章自动控制原理实验 (3)1.1线性系统的时域分析 (3)1.1.1典型环节的模拟研究 (3)1.1.1.1比例环节 (3)1.1.1.2惯性环节 (3)1.1.1.3积分环节 (4)1.1.1.4比例积分环节 (4)1.1.1.5比例微分环节 (5)1.1.1.6 PID（比例积分微分）环节 (5)1.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性 (6)1.1.3三阶系统的瞬态响应和稳定性 (7)1.2线性系统的频域分析 (8)1.2.1一阶惯性环节的频率特性曲线 (8)1.2.2二阶闭环系统的频率特性曲线 (8)1.2.3二阶开环系统的频率特性曲线 (9)1.3线性系统的校正与状态反馈 (10)1.3.1频域法串联超前校正 (10)1.3.2频域法串联迟后校正 (13)1.3.3时域法串联比例微分校正 (16)1.3.4时域法局部比例反馈校正 (18)1.3.5时域法微分反馈校正 (19)1.3.6线性系统的状态反馈及极点配置 (21)1.4非线性系统的相平面分析 (22)1.4.1典型非线性环节 (22)1.4.1.1 测量继电特性 (22)1.4.1.2 测量饱和特性 (23)1.4.1.3 测量死区特性 (23)1.4.1.4 测量间隙特性 (24)1.4.2二阶非线性控制系统 (24)1.4.2.1 继电型非线性控制系统 (24)1.4.2.2 饱和型非线性控制系统 (25)1.4.2.3 间隙型非线性控制系统 (25)1.4.3三阶非线性控制系统 (26)1.4.3.1 继电型非线性三阶控制系统 (26)1.4.3.2 饱和型非线性三阶控制系统 (27)第二章计算机控制技术实验 (28)2.1采样与保持 (28)2.1.1采样实验 (28)2.1.2采样控制 (28)2.2微分与数字滤波 (29)2.2.1一阶微分反馈控制 (29)2.2.2四点微分均值反馈控制 (30)2.2.3模拟一阶惯性数字滤波 (30)2.2.4四点加权平均数字滤波 (31)2.3数字PID控制 (31)2.3.1被控对象辨识 (34)2.3.1.1 对象开环辨识 (34)2.3.1.2 对象闭环辨识 (34)2.3.2二阶PID控制 (35)2.3.2.1 位置型PID控制 (35)2.3.2.2 增量型PID控制 (35)2.3.2.3 积分分离PID控制 (36)2.3.2.4 带死区PID控制 (37)2.3.2.5 Ⅰ型位置型PID控制 (37)2.3.2.6 Ⅰ型增量型PID控制 (38)2.3.2.7 带有延迟对象PID控制 (38)2.3.3三阶PID控制 (39)2.3.3.1 位置型PID控制 (39)2.3.3.2 Ⅰ型位置型PID控制 (40)2.3.3.3 Ⅰ型增量型PID控制 (40)2.3.4串级控制 (41)2.3.4.1 二阶串级PID控制 (42)2.3.4.2 三阶串级PID控制 (43)2.3.5比值控制 (43)2.3.5.1 单闭环比值PID控制 (44)2.3.5.2 双闭环比值PID控制 (45)2.3.6前馈-反馈控制 (45)2.3.6.1 静态前馈-反馈PID控制 (46)2.3.6.2 动态前馈-反馈PID控制 (47)2.3.7解耦控制 (47)2.3.7.1 静态前馈补偿解耦PID控制 (48)2.3.7.2 动态前馈补偿解耦PID控制 (51)2.4二阶位式控制 (51)2.5直接数字控制实验 (52)2.5.1大林算法控制 (52)2.5.1.1 大林算法控制（L=2） (53)2.5.1.2 消除振铃大林算法控制（L=2） (54)2.5.2最少拍控制 (54)2.5.2.1最少拍有纹波控制系统 (55)2.5.2.2最少拍无纹波控制系统 (56)第三章控制系统应用实验 (57)3.1直流电机PID控制 (57)3.2温度PID控制 (58)3.3温度PWM方式PID控制 (58)3.4温度位式控制 (59)3.5烤箱PWM方式PID控制 (60)3.6步进电机控制 (61)附录：验机与随机附件清单 (62)第一章 自动控制原理实验1.1 线性系统的时域分析1.1.1典型环节的模拟研究1.1.1.1比例环节典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示。
自动控制理论实验指导书
自动控制理论实验指导书自动控制理论实验室2012-11-06目 录自动控制理论实验说明 (2)§1自动控制原理实验箱 (3)1.1自动控制原理实验箱构成 (3)1.2软件操作说明 (3)§2控制系统时域与频域特性分析（6学时） (7)§3角随动系统 (11)3.1系统组成及基本原理 (11)3.2系统各个元件的工作原理与输入输出特性 (12)3.3实验箱面板及说明 (18)§4 角随动系统的数学建模及串联校正（8学时） (20)§5数字随动系统 (23)5.1系统组成及工作原理 (23)5.2系统各个环节的电路构成及数学模型 (24)5.3实验箱面板说明 (27)5.4系统的初始设置 (28)§6 数字随动系统数学建模及控制器设计（8学时） (29)§7 非线性控制系统Matlab分析（2学时） (32)自动控制理论实验说明1.自动控制理论实验的实验项目序号实验项目名称实验学时内容提要实验类型1 控制系统时域与频域特性分析6基于古典控制理论半实物仿真平台，搭建一阶系统，测量其阶跃响应曲线，分析参数对一阶系统时域特性的影响；搭建二阶系统，改变二阶系统的阻尼比和无阻尼振荡频率，分析它们对二阶系统时域特性的影响；搭建控制系统，分析开环增益和时间常数对闭环系统稳定性的影响，并与理论计算进行对比分析；设计一阶系统、二阶系统的频率特性测试实验，绘制它们的幅频和相频特性曲线，并与渐进频率特性曲线对比分析。
设计型2 角随动系统模型建立及串联校正8以角随动系统为研究对象，分析系统的组成和工作原理，在对系统各个环节机理分析的基础上，利用实验法分别设计测量各环节数学模型参数的方法，进而得到各环节的传递函数，从而得出固有系统的开环传递函数；分析固有系统的动态与稳态性能，根据期望的性能指标要求，选择合适的方法设计串联校正环节，利用有源阻容网络实现校正环节，将有源校正网络接入到系统中进行校验及调试，总结调试规律。
自动控制原理试验指导书
《自动控制原理》实验指导书目录实验一典型环节的模拟研究及动态系统的时域分析（验证型）（2）实验二线性控制系统根轨迹分析（验证型）（2）实验三频率响应和频率特性曲线的绘制（综合型）（2）实验一典型环节的模拟研究及动态系统的时域分析一、实验目的1. 熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
2.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
3. 观察和分析二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线。
4.研究二阶闭环系统的结构参数（无阻尼振荡频率和阻尼比）对过渡过程的影响。
5.在阶跃信号输入时，掌握欠阻尼二阶闭环系统的动态性能指标的计算。
6.了解参数对系统瞬态性能及稳定性的影响。
二、实验设备PC机及MATLAB平台三、实验原理及方法典型环节的方块图及传递函数如表1-1 所示。
表1-1 典型环节的方块图及传递函数图2-1 是典型二阶系统的方块图，本实验以Ⅰ型二阶系统为例，观察和分析二阶系统的瞬态响应。
四、实验内容及步骤1.观测比例、积分、惯性、微分和振荡环节的阶跃响应曲线，用Matlab 进行二阶系统建模。
2.二阶系统的阶跃响应；五、实验报告要求：1.实验前按给定参数算出二阶系统的性能指标,,p s r t t 的理论值。
2.实验观测记录。
3.实验结果分析、体会和建议。
附表实验二线性控制系统根轨迹分析一．实验目的1. 掌握用计算机绘制根轨迹的方法。
2. 通过仿真结果和理论计算的对比，加深对根轨迹绘图规则的理解。
3. 通过计算机绘制的根轨迹图，分析系统的稳定性。
二．实验仪器设备PC机及MATLAB平台三．实验原理及方法1. 实验原理控制系统的稳定性，由其闭环极点唯一确定，而系统过渡过程的基本特性，则与闭环零极点在s 平面的位置有关。
根轨迹法就是在已知控制系统开环传递函数零极点分布的基础上，研究某些参数变化时控制系统闭环传递函数零极点分布影响的一种图解方法。
利用根轨迹法，能够分析系统的瞬态响应特性以及参数变化对瞬态响应特性的影响。
自控理论实验指导书资料
自动控制理论实验指导书信息工程学院2005年10月第一部分 实验要求1．实验前做好预习。
2．严格按照要求操作实验仪器，用毕恢复原状。
3．接线完成后，由指导教师检查后方可通电。
4．实验完成后，由指导教师检查实验记录、验收仪器后，方可离开。
5．实验报告应包括以下内容： 1） 实验目的； 2） 实验线路； 3） 实验内容；4） 实验结果（测得的数据、波形等）； 5） 实验结果的分析和讨论。
第二部分 实验实验一 二阶系统的阶跃响应一、 实验目的1．学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；2．研究二阶系统的两个参数n ωξ,对暂态性能指标的影响。
二、 实验设备1．XMN-2型模拟仪。
2．超低频示波器。
3．万用表。
三、 实验内容典型二阶系统的框图如图1所示：图1 二阶系统框图其闭环传递函数为：2222)()(nn n s s s X s Y ωξωω++= 用图2所示电路可模拟二阶系统。
其中4个运算放大器分别构成如下环节：)(t x 图2 用运算放大器构建的二阶系统.,)(;1)(;,1)()(6921if op op op op R R K K s G s G RC T Ts s G s G =-=-==-==上式中op1、op2、op6、op9分别和模拟仪的运放单元相对应。
无阻尼自然振荡角频率、阻尼比与时间常数T 、比例系数K 满足下列关系：2);/(1K s rad Tn ==ξω1． 无阻尼自然振荡角频率n ω保持不变，改变阻尼比ξ，输入单位阶跃信号V t t x )(1)(=，观察和记录响应曲线)(t y 和最大超调量p M 、调整时间s t 的变化。
1）取K R C M R f 40,0.1,1===μ，使s T K 1,4.0==，可得2.0,1==ξωn 。
2）令K R f 80=，其他参数不变，此时s T K 1,8.0==，4.0,1==ξωn 。
3）令K R f 200=，其他参数不变，此时s T K 1,2==，1,1==ξωn 。
自控原理实验指导书
自控原理实验指导书实验名称：自控原理实验指导书前言：自控原理是现代自动控制领域的一门重要课程，它研究各种自动控制系统和控制原理的基本原理和方法。
为了帮助同学们更好地理解和掌握自控原理的实验内容和操作过程，本实验指导书将详细介绍实验的目的、原理、实验装置、实验步骤及数据处理等内容。
请同学们仔细阅读并按照指导书的要求完成实验。
实验目的：本实验旨在通过搭建自控原理实验装置，学习并掌握比例控制、积分控制和微分控制等基本控制方法，进一步加深对自控原理的理解。
实验原理：自控原理实验涉及的基本原理主要包括反馈原理、比例控制、积分控制和微分控制。
1. 反馈原理反馈原理是自控系统中最基本的原理之一。
根据反馈原理，系统的控制量与被控制量之间存在一种反馈关系，控制量根据被控制量的变化情况进行调整，以实现对被控制量的稳定控制。
2. 比例控制比例控制是根据被控制量与给定值之间的差异进行控制。
控制量与被控制量的偏差乘以比例系数得到控制量的输出，将输出信号作用于执行元件，从而实现对被控制量的控制。
3. 积分控制积分控制是根据被控制量与给定值之间的累积误差进行控制。
在一定时间内，系统之中的误差累积，并根据累积误差与积分系数的乘积得到控制量的输出，通过执行元件对被控制量进行控制。
4. 微分控制微分控制是根据被控制量的变化趋势进行控制。
通过对被控制量的变化速率进行测量，乘以微分系数得到控制量的输出，通过执行元件对被控制量进行控制，以实现对被控制量的控制。
实验装置：实验装置主要包括自控原理实验箱、电源、信号发生器、数字多用表等。
实验步骤：以下是本实验的具体操作步骤，请同学们按照步骤一步步进行。
1. 连接实验装置：将电源、信号发生器和数字多用表分别接入实验箱的相应接口。
2. 设定实验参数：根据实验要求，设置信号发生器的频率、幅值等参数，并将其输出接入实验箱。
3. 搭建反馈回路：根据实验要求，搭建反馈回路，包括反馈元件、控制器、执行元件等。
自动控制实验指导书-北京精仪达盛3
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，即利用运输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。
2．时域性能指标的测量方法： 超调量σ%：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。
2) 检查USB 线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3) 连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4) 在实验项目的下拉列表中选择实验一[典型环节及其阶越响应]。
5）鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。
6）用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：%100%max ⨯-=∞∞Y Y Y σ T P 与T S利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95％稳态值所需的时间值，便可得到T P 与T S 。
四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶越响应： 1．比例环节的模拟电路及传递函数如图1-1图1-1 图 1-2 2．惯性环节的模拟电路及传递函数如图1-2。
自动控制原理实验指导书(五个实验)
自动控制原理实验指导书电力学院自动控制原理实验室二○○八年三月目录实验一典型环节的电路模拟与软件仿真 (2)实验二线性定常系统的瞬态响应 (6)实验三线性系统稳态误差的研究 (8)实验四系统频率特性的测量 (11)实验五线性定常系统的串联校正 (13)附： THBDC-1控制理论.计算机控制技术实验平台简介 (16)实验一典型环节的电路模拟与软件仿真一、实验目的1．熟悉并掌握THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用方法。
2．熟悉各典型环节的电路传递函数及其特性，掌握典型环节的电路模拟与软件仿真研究。
3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2．PC机1台(含上位机软件) USB数据采集卡37针通信线1根16芯数据排线USB接口线3．双踪慢扫描示波器1台(可选)4．万用表1只三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。
四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等典型环节按一定的关系连接而成。
熟悉这些环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。
在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图。
五、实验步骤1．熟悉实验台，利用实验台上的各电路单元，构建所设计比例环节(可参考本实验附录)的模拟电路并连接好实验电路；待检查电路接线无误后，接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。
2．把采集卡接口单元的输出端DA1、输入端AD2与电路的输入端U i相连，电路的输出端U o则与采集卡接口单元中的输入端AD1相连。
连接好采集卡接口单元与PC上位机的通信线。
自控实验指导书
硬件的组成及使用一、直流稳压电源直流稳压电源主要用于给实验箱提供电源。
有+5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/2.0A四路，每路均有短路保护自恢复功能。
它们的开关分别由相关的钮子开关控制，并由相应发光二极管指示。
其中+24V主要用于温度控制单元。
实验前，启动实验箱左侧的电源总开关。
并根据需要将+5V、±15V、+24V钮子开关拔到“开”的位置。
实验时，通过2号连接导线将直流电压接到需要的位置。
二、低频信号发生器低频信号发生器主要输出有正弦信号、方波信号、斜坡信号和抛物线信号四种波形信号。
输出频率由上位机设置，频率范围0.1 Hz ~100Hz。
可以通过幅度调节电位器来调节各个波形的幅度，而斜坡和抛物波信号还可以通过斜率调节电位器来改变波形的斜率。
三、锁零按钮锁零按钮用于实验前运放单元中电容器的放电。
使用时用二号实验导线将对应的接线柱与运放的输出端连接。
当按下按钮时，通用单元中的场效应管处于短路状态，电容器放电，让电容器两端的初始电压为0V；当按钮复位时，单元中的场效应管处于开路状态，此时可以开始实验。
四、阶跃信号发生器阶跃信号发生器主要提供实验时的阶跃给定信号，其输出电压范围约为-15V~+15V，正负档连续可调。
使用时根据需要可选择正输出或负输出，具体通过“阶跃信号发生器”单元的钮子开关来实现。
当按下自锁按钮时，单元的输出端输出一个可调的阶跃信号(当输出电压为1V时，即为单位阶跃信号)，实验开始；当按钮复位时，单元的输出端输出电压为0V。
注：单元的输出电压可通过实验箱上的直流数字电压表来进行测量。
五、电阻测量单元可以通过输出的电压值来得到未知的电阻值，本单元可以在实验时方便地设置电位器的阻值。
当钮子开关拨到×10K位置时，所测量的电阻值等于输出的电压值乘以10，单位为千欧。
当钮子开关拨到×100K位置时，所测量的电阻值等于输出的电压值乘以100，单位为千欧。
自动控制原理实验指导书(2个)共9页文档
自动控制原理实验指导书刘芹仲恺农业工程学院机电工程学院自动化实验室2019年4月目 录实验一 典型环节的时域响应 .......................................1 实验二 典型系统的时域响应........................................10 实验三 典型系统的稳定性分析. (13)实验一 典型环节的时域响应一、 实验目的1．掌握各典型环节模拟电路的构成方法，掌握TD －ACC 设备的使用方法。
2．熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、 实验设备PC 机一台，TD-ACC 系列教学实验系统一套。
三、 实验原理及内容下面列出了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：图1－1(2) 传递函数：K )S (Ui )S (Uo (3) 阶跃响应：Uo(t) = K ( t ≥0 ) 其中K = R 1 / R 0 (4) 模拟电路图：图1－2(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：图1－3(2) 传递函数：TS1)S (Ui )S (Uo =(3) 阶跃响应：t T1)t (Uo =( t ≥0 ) 其中T = R 0C (4) 模拟电路图：图1－4(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 。
3．比例积分环节（PI ） (1) 方框图：图1－5(2) 传递函数：TS1K )S (Ui )S (Uo +=(3) 阶跃响应：t T1K )t (Uo += ( t ≥0 ) 其中K = R 1/R 0 ；T = R 0C (4) 模拟电路图：见图 1.1－6 图1－6(5) 理想与实际阶跃响应曲线对照 ① 取R0 = R1 = 200K ；C = 1uF 。
自动控制原理实验指导书
自动控制原理实验实验一典型环节的模拟研究1.各典型环节的方块图及传函2.各典型环节的模拟电路图及输入响应，其中，3.实验内容及步骤（1）观测比例，积分,比例积分,比例微分和惯性环节的阶响应曲线①准备：使运放处于工作状态。
将信号源单元（U1SG）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阶路信号的产生：电路可采用图1-1所示电路，它由“单脉冲单元”（U13SP）及“电位器单元”（U14 P）组成。
图1-1具体线路形成：在U13单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至U14P单元的X插针；在U14P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，不再述。
实验步骤①按2中的各典型环节的模拟电路图将线接好（先按比例）。
（PID先不接）②将模拟电路输入端（U1）与阶跃信号的输出端Y相联接；模拟电路的输出端（U0）接至示波器。
③按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线U0（t），且将结果记下。
改变比例参数，重新观测结果。
④同理得出积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线见表1-1。
表1-1续表1-1=（2）观察PID环节的响应曲线实验步骤：①此时U1采用U1，SG单元的周期性方波信号（U1单元的ST的插针改为与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压，信号周期由波段开关S12和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。
以信号幅值小\信号周期较长为比较适宜）。
②参照2中的PID模拟电路图，将PID环节搭接好。
③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端（U1），用示波器观测PID输出端（U0），改变电路参数，重新观察并记录。
实验二典型系统瞬态响应和稳定性1.典型二阶系统①典型二阶系统的方块图及传函图2-1图是典型二阶系统原理方块图，其中T0=1S，T1=0.1S,K1分别为10、5、2.5、1。
自动控制原理(THKKL-6型)实验指导书
目录
第一部分 使用说明书 ........................................................................................................................1 第一章 系统概述 ............................................................................................................................1 第二章 硬件的组成及使用 ............................................................................................................2
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3
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自动控制原理（THKKL-6 型） 实验指导书
注意事项： 1． 每次连接线路前要关闭电源总开关。 2． 按照实验指导书连接好线路后，仔细检查线路是否连接正确、电源有无接反。如确认无
误后方可接通电源开始实验。
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4
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自动控制原理（THKKL-6 型） 实验指导书
第二部分 实验指导书
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2
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自动控制原理（THKKL-6 型） 实验指导书
通用单元电路具体有“通用单元 1”～“通用单元 6”、“反相器单元”和“系统能控性与能 观性分析”等单元。这些单元主要由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通 过不同的接线，可以模拟各种受控对象的数学模型，主要用于比例、积分、微分、惯性等电路 环节的构造。一般为反向端输入，其中电阻多为常用阻值 51k、100k、200k、510k；电容多在 反馈端，容值为 0.1uF、1uF、10uF。
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自控理论实验指导书录目. 1 ..…硬件资源………………………………………..………4 ..…………………………………..……………软件的使用6 ………………………………………………实验系统部分.. .6 …………典型环节及其阶跃响应实验一.. 8 二阶系统阶跃响应……………………实验二. 10…. 连续系统串联校正…………………实验三1自控理论实验指导书硬件资源第一章（可打印机AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、EL-AT-III型实验系统主要由计算机、，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数1选）组成如图据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。
显示器实验箱电路卡AD/DA 计算机打印机1 实验系统构成图2：实验箱面板如图实验箱面板图2下面主要介绍实验箱的构成：系统电源一、系统采用高性能开关电源作为系统的工作电源，其主要技术性能指标为：AC 220V1．输入电压：12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A /电流：＋2．输出电压22W．3输出功率： 54．工作环境：－℃～＋℃。
402自控理论实验指导书二、 AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采用CYGNAL的C8051F410/2芯片做为主控芯片，负责数据采集和USB通信，AD采样位数为12位，采样率最大为10MHz。
DA转换位数为12位。
AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和两路输入（AD1、AD2），其输入和输出电压均为－5V～+5V。
图3 AD/DA采集卡三、实验箱面板实验箱面板主要由以下几部分构成：1．实验模块本实验系统有八组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
这样通过对这八个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
2．二极管，电阻、电容、二极管区这些区域主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。
3．AD/DA卡输入输出模块该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。
有一个按钮复位，按下一次对AD/DA卡进行一次复位。
20针的插座用来和控制对象连接。
4．电源模块电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是＋12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。
5．变阻箱、变容箱模块变阻箱、变容箱是本实验系统的一个突出特点，只要按动数字旁边的“＋”、“－”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。
3自控理论实验指导书第二章软件使用二、软件启动与使用说明1．软件启动在Windows桌面上双击图标 [自动控制理论] 运行软件，便可启动软件如图5 2．实验前计算机与实验箱的连接用实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接。
软件使用说明本套软件界面共分为三个组画面A.软件说明和实验指导书画面（如图4）B.数据采集显示画面（如图5）图4图5下面介绍软件具体操作和功能：一：工具栏按钮：1. 点击〖或按F1〗可以选择实验项目作为当前实验项目，系统在指导书窗口显示相应的实验指导书，在实验进行过程中处于禁止状态。
2. 点击〖或按F2〗切换回指导书窗口。
4自控理论实验指导书3. 点击〖或按F3〗切换到示波器窗口。
点击〖或按F4〗切换到频率特性窗口。
4.点击〖或按 F55. 〗开始／放弃当前实验项目，在没有选择任何实验项目的时候为禁止状态。
6. 点击〖或按F6〗弹出关于对话框，显示程序信息、版本号和版权信息。
示波器操作：二：1.测量在示波器窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择测量打开测量游标（重复前述步骤隐藏测量游标），拖动任一游标到感兴趣的位置，图表区下方会显示当前游标的位置和与同类的另一游标之间距离的绝对值。
如果想精确定位游标只需用鼠标左键单击相应的游标位置栏并在编辑框中输入合法值回车即可。
2.快照在示波器窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择快照将当前图像复制到剪贴板，以便粘贴到画图或其他图像编辑软件中编辑和保存。
3.打印目前尚不支持。
4.线型在示波器窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中可点击直线、折线或点线来选择数据点和数据点之间的连接方式，体会各种连接方式的差异。
5.配色用鼠标左键双击图表区除曲线之外的元素会弹出标准颜色对话框，用户可以更改相应元素的颜色（比如将网格颜色改成与背景相同颜色）。
6.缩放用鼠标左键单击图表区刻度区的边界刻度并在编辑框中输入和法值回车即可改变当前显示范围。
5自控理论实验指导书第三章实验系统部分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/R1 2.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G（S）= ? K/TS+1 K=R2/R1，T=R2C3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
6自控理论实验指导书G（S）=1/TST=RC4.微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4。
RCS = ?（S）G。
（未标明的C=0.01uf）5.比例微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5）（TS+1= （S）?K GT=R1C ，K=R2/R1五、实验步骤 ] 运行软件。
自动控制实验系统1.启动计算机，在桌面双击图标 [通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信测试计算机与实验箱的通信是否正常,2. 正常后才可以继续进行实验。
AD1电路的输出U2接，3.连接各个被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接DA1 检查无误后接通电源。
一、典型环节及其阶跃响应] 4.在实验项目的下拉列表中选择实验一[鼠标单击5.按钮，弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果6.观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。
7.记录波形及数据（由实验报告确定）。
六、实验报告1.画出比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、比例微分环节的模拟电路图，并记录其响应曲线。
2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。
七、预习要求阅读实验原理部分，掌握时域性能指标的测量方法。
7自控理论实验指导书实验二二阶系统阶跃响应一、实验目的1．研究二阶系统的特征参数，阻尼比?和无阻尼自然频率?对系统动态性能的影响。
定n量分析?和?与最大超调量Mp和调节时间t之间的关系。
Sn 2．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
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、实验原理控制系统模拟实验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、实验内容典型二阶系统的闭环传递函数为?（S）= （1）2?n＋2??s＋?nn其中?和?对系统的动态品质有决定的影响。
构成图2-1 22 s典型二阶系统的模拟电路，n并测量其阶跃响应：图2-1 二阶系统模拟电路图根据二阶系统的模拟电路图，画出二阶系统结构图并写出系统闭环传递函数。
把不同?和?条件下测量的Mp和ts值列表，根据测量结果得出相应结论。
.画出系统响应曲线，n再由ts和Mp计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。
8自控理论实验指导书五、实验步骤R=100K?，C=1?f；分别取?=0、0.25、0.5、1=10rad/s, 1.取?即令、2，即取R1=100K?，分别等于0、50K?、100K?、200K?、400K?。
输入阶跃信号，测量不同的?时系统的阶跃响应，n R2并由显示的波形记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应动态曲线，并与理论值比较。
2.取?=0.5。
即电阻R2取R1=R2=100K?；?=100rad/s, 即取R=100K?，改变电路中的电n容C=0.1?f(注意：二个电容值同时改变)。
输入阶跃信号测量系统阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量?p 和调节时间Ts。
六、实验报告1.画出二阶系统的模拟电路图，画出二阶系统结构图并写出系统闭环传递函数，2.把不同?和?条件下测量的Mp和ts值列表，根据测量结果得出相应结论。
n3.画出系统响应曲线，再由ts和Mp计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。
七、预习要求1. 阅读实验原理部分，掌握时域性能指标的测量方法。
2. 按实验中二阶系统的给定参数，计算出不同ζ、ω下的性能指标的理论值。
n9自控理论实验指导书实验三连续系统串联校正一、实验目的1. 加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。
2. 对给定系统进行串联校正设计，并通过模拟实验检验设计的正确性。
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、实验内容1．串联超前校正（1）系统模拟电路图如图3-1，图中开关S断开对应未校情况，接通对应超前校正。
图3-1 超前校正电路图（2）系统结构图如图3-2图3-2 超前校正系统结构图图中 Gc1（s）=22（0.055s+1） Gc2（s）= 0.005s+12．串联滞后校正（1）模拟电路图如图3-3，开关s断开对应未校状态，接通对应滞后校正。
10自控理论实验指导书图3-3 滞后校正模拟电路图（2）系统结构图示如图3-4图3-4 滞后系统结构图图中 Gc1(s）=55（s+1）Gc2（s）=6s+13．串联超前—滞后校正（1）模拟电路图如图5-5，双刀开关断开对应未校状态，接通对应超前—滞后校正。
图3-5 超前—滞后校正模拟电路图11自控理论实验指导书（2）系统结构图示如图3-6。
图3-6超前—滞后校正系统结构图图中 Gc1（s）=66（1.2s+1）（0.15s+1）Gc2（s）= （6s+1）（0.05s+1）四、实验步骤超前校正：1．连接被测量典型环节的模拟电路(图5-1)，开关s放在断开位置。