试验一闭环电压控制系统

自动控制原理实验内容简介

教学实验是课堂理论知识走向实际工程应用的桥梁。那么桥梁的架设位置、桥梁的性能、造价有必要进行综合和最优的考虑，这就是我们设计自动控制原理实验的理念。

实验一闭环电压控制系统研究

这个实验是自动控制原理的鸟瞰实验，也是入门实验。一般院校没有的特色实验。重点：调节规律在控制系统中起决定性作用，对自动控制原理而言。

为保证系统不要太复杂。实验中受控对象是一个具有三阶性能的模拟电压输出系统。要求按自动控制原理分解系统的各个功能。系统调节规律采用比例器K控制，通过开环、闭环的加负载数据比较，说明闭环控制的优越性。通过增加比例K得实验数据，说明调节规律在控制系统中抗干扰和提高精度等的决定性作用。强调实际工程设计中反馈极性的重要性，并正确实现负反馈闭环。

实验二频率特性的测试与系统参数的确定

实验对象与实验一一样是个三阶系统。

了解系统频率特性的用途，强调建立数学模型的意义，区分实验建模和机理建模。实验通过用变频方法来测试，得到幅-频和相-频对数特性曲线，在此曲线基础上，再用近似折线方法转换成波特图，在波特图上即可得到此三阶系统的传递函数。注意，当时间参数靠的较近时存在一个方法误差，让学生根据近似折线和实际曲线关系进行修正。

实验三串联校正研究

实验对象同实验一是个三阶系统。

将系统闭环，并调K至临界稳定状态。再分别加入事先设计的：参数“不好”的滞后校正、较好的滞后校正、超前校正，PID校正，观察五种校正的阶跃响应曲线。并测量稳态误差、超调量、过渡时间，说明各种校正的效果。要求用波特图分析并预测实验结果。

做这个实验前，预习很重要。最好带着实验结果来做实验。

实验四Matlab/Simulink仿真

会用Matlab、Simulink建立系统的多种形式的数学模型，以及模型的各种联接，模型的转换，时域、频域、S域等曲线的绘制，性能参数测取，分析零点、极点对系统性能的影响。

而较难的仿真设计、Simulink实时控制系统，在综合设计实验里完成。

实验五非线性控制系统研究

提供具有继电特性的二阶系统，观察其相平面轨迹。引入速度反馈后，通过观察相平面轨迹曲线及阶跃响应曲线，分析速度反馈对控制系统性能的改善。

实验六采样控制系统探讨

了解采样器和保持器构成原理。观察信号被采样保持后的波形与采样频率之间的关系，验证香农定理。分别分析采样周期T、系统增益K、时间系数t与系统稳定性之间的关系。

由于后续有计算机控制技术实验，这里调节规律设计暂不做重点。

实验七状态反馈系统

给定一个能控的二阶系统，并给出期望性能指标。要求用状态反馈进行极点配置，使其满足期望指标，并测量阶跃响应曲线验证。

注意：反馈所取的状态是事先确定的，计算要小心！

实验八状态观测器设计

设计并实现一个全阶状态观测器。合理选择观测器极点，分析不同观测器极点对观测性能的影响。

这里，观测状态也是先定的。

实验九综合设计实验

给一个电机系统，要求用现代控制理论知识设计控制系统，使其满足下列指标：理论位置误差为零，过渡时间小于0.5秒，超调量小于20%。

任务书形式下达：要建模、Matlab/Simulink仿真与设计、在Simulink环境下实时控制。

当面验收。