自动控制实验报告一-控制系统的稳定性分析
自动控制预实习报告
自动控制预实习报告
一、实习目的
1.了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建模和分析方法。
3.熟悉常见的自动控制系统及其应用。
4.培养动手能力和实践经验。
二、实习内容
1.自动控制系统概论
1.1 自动控制系统的定义和分类
1.2 自动控制系统的基本组成
1.3 自动控制系统的特点和应用领域
2.自动控制系统的数学模型
2.1 传递函数法
2.2 状态空间法
2.3 非线性系统建模
3.自动控制系统的性能分析
3.1 时域性能指标
3.2 频率域性能指标
3.3 稳定性分析
4.自动控制系统的设计
4.1 PID控制器设计
4.2 先进控制方法
5.实验和仿真
5.1 自动控制系统实验装置
5.2 MATLAB/Simulink仿真
三、实习要求
1.认真学习理论知识,掌握基本概念和分析方法。
2.积极参与实验和仿真,培养动手能力。
3.按时完成实习报告,总结实习心得。
四、实习安排
本实习为期4周,包括理论学习、实验和仿真环节。
具体安排如下:第1周:自动控制系统概论、系统建模
第2周:系统性能分析、稳定性分析
第3周:控制系统设计、实验和仿真
第4周:实习总结,完成实习报告
五、实习成果
通过本次实习,预期能够达到以下目标:
1.掌握自动控制系统的基本原理和分析方法。
2.熟悉常见的自动控制系统及其应用。
3.培养动手能力和实践经验。
4.提高综合运用所学知识的能力。
《自动控制理论》实验报告
1.实验接线：按模拟电路图2-5接线，检查无误后方可开启设备电源。
五、实验过程记录(数据、图表、计算等)
1、观察电机转速及示波器上给定值与反馈值的波形，分析其响应特性，结果记录在表4-1中。
2、记录较好的一组较好的控制参数，结果记录在表4-1中。
项目参数
IBAND
KPP
KII
KDD
超调
稳定<2%时间
例程中参数响应特性
0060H
1060H
1010H
0020H
自测一组较好参数
2.直接测量方法(测对象的闭环波特图)
(1)将示波器单元的“SIN”接至图2-5中的信号输入端，“CH1”路表笔插至图2-5中的4＃运放的输出端。
(2)打开集成软件中的频率特性测量界面，弹出时域窗口，点击 按钮，在弹出的窗口中根据需要设置好几组正弦波信号的角频率和幅值，选择测量方式为“直接”测量，每组参数应选择合适的波形比例系数，具体如下图所示:
点击极坐标图按钮 ，可以得到对象的闭环极坐标图。
(5)根据所测图形可适当修改正弦波信号的角频率和幅值重新测量，达到满意的效果。
3.间接测量方法：(测对象的开环波特图)
将示波器的“CH1”接至3＃运放的输出端，“CH2”接至1＃运放的输出端。按直接测量的参数将参数设置好，将测量方式改为间接测量。此时相位差是指反馈信号和误差信号的相位差，应将两根游标放在反馈和误差信号上。测得对象的开环波特图。
自动控制原理实验指导
实验四 控制系统的稳定性判据一、实验目的熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、基础知识及MATLAB 函数用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。
由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ，所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。
1.直接求根判稳roots()控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均具有负实部。
因此，为了判别系统的稳定性，就要求出系统特征方程的根，并检验它们是否都具有负实部。
MATLAB 中对多项式求根的函数为roots()函数。
若求以下多项式的根24503510234++++s s s s ，则所用的MATLAB 指令为： >> roots([1,10,35,50,24])ans =-4.0000-3.0000-2.0000-1.0000特征方程的根都具有负实部，因而系统为稳定的。
2.劳斯稳定判据routh （）劳斯判据的调用格式为：[r, info]=routh(den)该函数的功能是构造系统的劳斯表。
其中，den 为系统的分母多项式系数向量，r 为返回的routh 表矩阵，info 为返回的routh 表的附加信息。
以上述多项式为例，由routh 判据判定系统的稳定性。
den=[1,10,35,50,24];[r,info]=routh(den)r=1 35 2410 50 030 24 042 0 024 0 0info=[ ]由系统返回的routh 表可以看出，其第一列没有符号的变化，系统是稳定的。
注意：routh （）不是MATLAB 中自带的功能函数，须加载routh.m 文件（自编）才能运行。
三、实验内容1．系统的特征方程式为010532234=++++s s s s ，试用两种判稳方式判别该系统的稳定性。
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。
自控原理实验报告
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。
自动控制原理实验-典型系统的时域响应和稳定性分析
系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：典型系统的时域响应和稳定性分析实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：一、目的要求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、实验设备PC机一台，TD—ACC教学实验系统一套三、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：如图 1.2-1 所示。
图1.2-2(2) 对应的模拟电路图：如图 1.2-2 所示。
图1.2-2系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：(3) 理论分析系统开环传递函数为：；开环增益：(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 1.2-2)，系统闭环传递函数为：其中自然振荡角频率：2．典型的三阶系统稳定性分析(1) 结构框图：如图 1.2-3 所示。
系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：图 1.2-3(2)模拟电路图：如图1.2-4 所示。
图 1.2-4(3)理论分析：系统的特征方程为:(4)实验内容：实验前由Routh 判断得Routh 行列式为：系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有五、实验步骤1．将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。
由于每个运放单元均设臵了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告班级自动化1204姓名焦雍堡学号12212153组员黄寅峰学号：12212124任课老师苗宇实验一经典环节及其阶跃响应1.各个环节的模拟电路图及其阶跃响应曲线（1）比例环节（2）惯性环节（3）积分环节（4）微分环节（5）比例微分环节2.由阶跃响应曲线计算出传递函数（1）惯性环节K=R2/R1=200K/100K=2 T=R2C=0.2G(S)=-2/(0.2S+1)由图可得，输入1000mv的阶跃信号，输出信号稳定在-2000mv 与理论值相符。
（2）积分环节T=RC=0.1G(S)=1/TS=10/s由图可得，R(S)=100/S,C(S)=1000/2S,与理论值相符。
实验二二阶系统阶跃响应1.画出二阶系统的模拟电路图，讨论经典二阶系统性能指标与ξ，nω的关系。
(1)R2=0，ξ=0，nω=10 rad/s(2)R2=50K,ξ=0.25，nω=10 rad/s(3)R2=100K,ξ=0.5，nω=10 rad/s(4)R2=150K,ξ=0.75，nω=10 rad/s(5)R2=200K,ξ=1，nω=10 rad/s(6)R2=400K,ξ=2，nω=10 rad/s(7)ξ=0.5，nω=100 rad/s2.不同ξ，n ω条件下的Mp 和ts 值。
实际测量值： n ωξMpTs （ms ）10 rad/s 0 无 无穷 10 rad/s 0.25 41.1% 1098 10 rad/s 0.5 15.9% 665 10 rad/s 0.75 17.3% 333 10 rad/s 1 0 - 10 rad/s 2 0 - 100 rad/s0.515.3%73当ξ=0时，系统处于零阻尼状态，等幅振荡；当0<ξ<1时，系统处于欠阻尼状态，在相同自然角频率的情况下，通过改变ξ可以减小系统的响应时间并减少超调量，且在0.5<ξ<0.75存在最佳阻尼比。
自动控制原理实验 控制系统稳定性分析和时域响应分析
实验二 控制系统稳定性分析和时域响应分析一、实验目的与要求1、熟悉系统稳定性的Matlab 直接判定方法和图形化判定方法；2、掌握如何使用Matlab 进行控制系统的动态性能指标分析；3、掌握如何使用Matlab 进行控制系统的稳态性能指标分析。
二、实验类型设计三、实验原理及说明1. 稳定性分析 1）系统稳定的概念经典控制分析中，关于线性定常系统稳定性的概念是：若控制系统在初始条件和扰动共同作用下，其瞬态响应随时间的推移而逐渐衰减并趋于原点(原平衡工作点)，则称该系统是稳定的，反之，如果控制系统受到扰动作用后，其瞬态响应随时间的推移而发散，输出呈持续震荡过程，或者输出无限偏离平衡状态，则称该系统是不稳定的。
2）系统特征多项式以线性连续系统为例，设其闭环传递函数为nn n n mm m m a s a s a s a b s b s b s b s D s M s ++++++++==----11101110......)()()(φ 式中，n n n n a s a s a s a s D ++++=--1110...)(称为系统特征多项式；0...)(1110=++++=--n n n n a s a s a s a s D 为系统特征方程。
3）系统稳定的判定对于线性连续系统，其稳定的充分必要条件是：描述该系统的微分方程的特征方程具有负实部，即全部根在左半复平面内，或者说系统的闭环传递函数的极点均位于左半s 平面内。
对于线性离散系统，其稳定的充分必要条件是：如果闭环系统的特征方程根或者闭环传递函数的极点为n λλλ,...,21，则当所有特征根的模都小于1时，即),...2,1(1n i i =<λ，该线性离散系统是稳定的，如果模的值大于1时，则该线性离散系统是不稳定的。
4）常用判定语句2.动态性能指标分析系统的单位阶跃响应不仅完整反映了系统的动态特性，而且反映了系统在单位阶跃信号输入下的稳定状态。
自动机实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解自动机的概念和分类。
2. 掌握有限自动机（FA）和正规文法（CFG）的基本原理。
3. 学习自动机的应用，如词法分析、语法分析等。
4. 通过实验加深对自动机理论的理解。
二、实验内容1. 有限自动机（FA）- 实验一：设计并实现一个识别特定字符串的有限自动机实验步骤：（1）根据题目要求，确定输入字母表和输出字母表。
（2）设计有限自动机的状态转移图。
（3）编写代码实现有限自动机的状态转移功能。
（4）测试有限自动机对特定字符串的识别能力。
- 实验二：分析并验证有限自动机的正确性实验步骤：（1）根据实验一的结果，分析有限自动机的状态转移图。
（2）验证有限自动机是否满足题目要求。
（3）如果有限自动机不满足要求，修改状态转移图，重新进行实验。
2. 正规文法（CFG）- 实验一：设计并实现一个正规文法实验步骤：（1）根据题目要求，确定正规文法中的非终结符、终结符和产生式。
（2）编写代码实现正规文法的生成功能。
（3）测试正规文法生成的句子是否满足题目要求。
- 实验二：将正规文法转换为有限自动机实验步骤：（1）根据实验一的结果，分析正规文法。
（2）将正规文法转换为有限自动机。
（3）测试有限自动机对句子进行词法分析的能力。
三、实验结果与分析1. 实验一：有限自动机- 在实验一中，我们成功设计并实现了识别特定字符串的有限自动机。
通过测试，我们发现有限自动机能够正确识别给定的字符串。
- 在实验二中，我们分析了有限自动机的状态转移图，并验证了其正确性。
我们发现有限自动机满足题目要求，能够正确识别给定的字符串。
2. 实验二：正规文法- 在实验一中，我们成功设计并实现了正规文法。
通过测试，我们发现正规文法能够生成满足题目要求的句子。
- 在实验二中，我们将正规文法转换为有限自动机，并测试了其对句子进行词法分析的能力。
我们发现有限自动机能够正确对句子进行词法分析。
四、实验总结通过本次实验，我们掌握了有限自动机和正规文法的基本原理，并学会了如何将它们应用于实际问题。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告 Final revision on November 26, 2020实验报告课程名称： 自动控制原理 实验项目： 典型环节的时域相应 实验地点： 自动控制实验室实验日期： 2017 年 3 月 22 日 指导教师： 乔学工实验一 典型环节的时域特性一、实验目的1.熟悉并掌握TDN-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相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、实验设备PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。
三、实验原理及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) (1)方框图 (2)传递函数：K S Ui S Uo =)()((3)阶跃响应：)0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K =(4)模拟电路图：(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(2)传递函数：TSSUiSUo1)()(=(3)阶跃响应：)0(1)(≥=ttTtUo其中CRT=(4)模拟电路图(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：(2)传递函数：(3)阶跃响应：(4)模拟电路图：(5)理想与实际阶跃响应曲线对照：①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。
理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线无穷②取 R0=R1=200K ；C=2uF 。
理想阶跃响应曲线 实测阶跃响应曲线4．惯性环节 (T) (1) 方框图 (2) 传递函数：1)()(+=TS KS Ui S Uo 。
自动控制系统实验报告
自动控制系统实验报告
《自动控制系统实验报告》
摘要：本实验旨在通过对自动控制系统的实验研究，探讨系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性。
通过实验结果的分析和总结，得出了对于自动控制系统设计和优化的一些有益的结论。
1. 引言
自动控制系统是现代工程中的重要组成部分，它能够实现对系统的自动调节和控制，提高系统的稳定性、性能和鲁棒性。
因此，对自动控制系统的研究和实验具有重要意义。
2. 实验目的
本实验旨在通过对自动控制系统的实验研究，探讨系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性，为系统设计和优化提供参考依据。
3. 实验内容
本实验采用了XXX控制系统作为研究对象，通过对系统的参数调节和实验数据的采集，分析系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性。
4. 实验结果分析
通过实验数据的分析和处理，得出了系统的稳定性较好，在一定范围内能够实现对系统的有效控制；系统的性能表现良好，能够满足实际工程的需求；系统的鲁棒性较强，对外部扰动具有一定的抵抗能力。
5. 结论
通过本实验的研究，得出了对于自动控制系统设计和优化的一些有益的结论，为相关工程应用提供了一定的参考价值。
6. 展望
未来可以进一步深入研究自动控制系统的优化设计和应用，为工程实践提供更为有效的控制方案。
综上所述，通过对自动控制系统的实验研究，得出了一些有益的结论，为相关工程应用提供了一定的参考价值。
希望本实验的研究成果能够为自动控制系统的设计和优化提供一定的指导和帮助。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验一、典型环节的时域响应一．实验目的1.熟悉并掌握TD-ACC+（TD-ACS）设备的使用方法及各典型环节模拟控制电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃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．实验设备PC机一台，TD-ACC+（TD-ACS）实验系统一套。
三．实验内容1.比例环节2.积分环节3.比例积分环节4.惯性环节5.比例微分环节6.比例积分微分环节四、实验感想在本次实验后，我了解了典型环节的时域响应方面的知识，并且通过实践，实现了时域响应相关的操作，感受到了实验成功的喜悦。
实验二、线性系统的矫正一、目的要求1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
2．根据期望的时域性能指标推导出二阶系统的串联校正环节的传递函数二、仪器设备PC 机一台，TD-ACC+(或 TD-ACS)教学实验系统一套。
三、原理简述所谓校正就是指在使系统特性发生变接方式，可分为：馈回路之内采用的测点之后和放1．原系统的结构框图及性能指标对应的模拟电路图2．期望校正后系统的性能指标3．串联校正环节的理论推导四、实验现象分析校正前：校正后：校正前：校正后：六、实验心得次实验让我进一步熟悉了TD-ACC+实验系统的使用，进一步学习了虚拟仪器，更加深入地学习了自动控制原理，更加牢固地掌握了相关理论知识，激发了我理论学习的兴趣。
实验三、线性系统的频率响应分析一、实验目的1．掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。
2．掌握实验方法测量系统的波特图。
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（一）实验原理1．频率特性当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率(ω由0变至∞)而变化的特性。
频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其它形式的周期函数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以用富氏级数展开为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。
自动控制原理实验典型系统地时域响应和稳定性分析报告
系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：典型系统的时域响应和稳定性分析实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：一、目的要求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、实验设备PC机一台，TD—ACC教学实验系统一套三、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：如图 1.2-1 所示。
图1.2-2(2) 对应的模拟电路图：如图 1.2-2 所示。
图1.2-2系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：(3) 理论分析系统开环传递函数为：；开环增益：(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 1.2-2)，系统闭环传递函数为：其中自然振荡角频率：2．典型的三阶系统稳定性分析(1) 结构框图：如图 1.2-3 所示。
系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：图 1.2-3(2)模拟电路图：如图 1.2-4 所示。
图 1.2-4(3)理论分析：系统的特征方程为:(4)实验内容：实验前由 Routh 判断得 Routh 行列式为：系别：机电工程学院专业：课程名称：自动控制原理实验班级：姓名：学号：组别：实验名称：实验时间：学生成绩：教师签名：批改时间：为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有五、实验步骤1．将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。
由于每个运放单元均设臵了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。
控制理论实验报告
一、实验目的1. 理解控制理论的基本概念，掌握控制系统的基本组成和分类。
2. 掌握控制系统稳定性分析的方法，如奈奎斯特稳定判据、劳斯稳定判据等。
3. 学会应用MATLAB软件进行控制系统仿真，分析系统的性能指标。
4. 培养动手能力和实际操作技能，提高对控制理论的理解和应用能力。
二、实验原理控制理论是研究系统在输入信号作用下，输出信号与期望信号之间关系的一门学科。
控制系统一般由控制器、被控对象和反馈环节组成。
本实验主要研究线性定常系统的稳定性分析和性能指标分析。
三、实验器材1. MATLAB软件2. 控制系统仿真模块3. 控制系统仿真数据四、实验步骤1. 稳定性分析（1）根据实验要求，设计一个控制系统，并绘制系统的开环传递函数。
（2）利用奈奎斯特稳定判据，判断系统的稳定性。
具体步骤如下：①绘制系统的开环传递函数的幅相特性曲线。
②计算系统的开环增益K和相位裕度。
③在复平面上绘制K的轨迹，判断系统是否稳定。
（3）利用劳斯稳定判据，判断系统的稳定性。
具体步骤如下：①将系统的开环传递函数写成标准形式。
②根据劳斯稳定判据，计算系统的特征根。
③判断系统的稳定性。
2. 性能指标分析（1）根据实验要求，设计一个控制系统，并绘制系统的闭环传递函数。
（2）利用MATLAB软件进行控制系统仿真，获取系统的性能指标。
（3）分析系统的性能指标，如上升时间、超调量、稳态误差等。
3. 结果分析（1）根据奈奎斯特稳定判据和劳斯稳定判据，判断系统的稳定性。
（2）分析系统的性能指标，如上升时间、超调量、稳态误差等。
五、实验结果与分析1. 稳定性分析根据奈奎斯特稳定判据和劳斯稳定判据，本实验所设计的控制系统均为稳定系统。
2. 性能指标分析（1）上升时间：系统从初始状态到达期望状态所需的时间。
（2）超调量：系统输出信号超过期望信号的最大幅度。
（3）稳态误差：系统输出信号在稳态时与期望信号之间的差值。
根据实验结果，本实验所设计的控制系统具有较快的上升时间、较小的超调量和较小的稳态误差，满足实验要求。
自动控制实验报告
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。
实验一系统响应及系统稳定性实验报告
一、实验目的1掌握求系统响应的方法2掌握时域离散系统的时域特性3分析、观察及检验系统的稳定性二、实验原理与方法在时域中,描写系统特性的方法是差分方程和单位脉冲响应;已知输入信号, 可以由差分方程、单位脉冲响应或系统函数求出系统对于该输入信号的响应,本实验仅在时域求解;在计算机上适合用递推法求差分方程的解,最简单的方法是采用MATLAB语言的工具箱函数filter函数;也可以用MATLAB语言的工具箱函数conv函数计算输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积,求出系统的响应;系统的稳定性是指对任意有界的输入信号,系统都能得到有界的系统响应;或者系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件;系统的稳定性由其差分方程的系数决定;实际中检查系统是否稳定,不可能检查系统对所有有界的输入信号,输出是否都是有界输出,或者检查系统的单位脉冲响应满足绝对可和的条件;可行的方法是在系统的输入端加入单位阶跃序列,如果系统的输出趋近一个常数包括零,就可以断定系统是稳定的;系统的稳态输出是指当n→∞时,系统的输出;如果系统稳定,信号加入系统后,系统输出的开始一段称为暂态效应,随n的加大,幅度趋于稳定,达到稳态输出;注意在以下实验中均假设系统的初始状态为零;二、实验内容及步骤1编制程序,包括产生输入信号、单位脉冲响应序列的子程序,用filter函数或conv函数求解系统输出响应的主程序;程序中要有绘制信号波形的功能;程序代码xn=ones1,32;hn=0.2 0.2 0.2 0.2 0.2;yn=convhn,xn;n=0:lengthyn-1;subplot2,2,1;stemn,yn,'.'title'ayn波形';xlabel'n';ylabel'yn'输出波形2给定一个低通滤波器的差分方程为输入信号)()(81nRnx=①分别求出系统对)()(81nRnx=和)()(2nunx=的响应序列,并画出其波形;②求出系统的单位冲响应,画出其波形;%内容1：调用filter解差分方程,由系统对un的响应判断稳定性%========================A=1,-0.9;B=0.05,0.05; %系统差分方程系数向量B和Ax1n=1 1 1 1 1 1 1 1 zeros1,50; %产生信号x1n=R8nx2n=ones1,128; %产生信号x2n=unhn=impzB,A,58; %求系统单位脉冲响应hnsubplot2,2,1;y='hn';tstemhn,y; %调用函数tstem绘图title'a 系统单位脉冲响应hn';box ony1n=filterB,A,x1n; %求系统对x1n的响应y1nsubplot2,2,2;y='y1n';tstemy1n,y;title'b 系统对R8n的响应y1n';box ony2n=filterB,A,x2n; %求系统对x2n的响应y2nsubplot2,2,4;y='y2n';tstemy2n,y;title'c 系统对un的响应y2n';box on3给定系统的单位脉冲响应为用线性卷积法分别求系统h1n和h2n对)()(81nRnx 的输出响应,并画出波形;%内容3：调用conv函数计算卷积%========================x1n=1 1 1 1 1 1 1 1 ; %产生信号x1n=R8nh1n=ones1,10 zeros1,10;h2n=1 2.5 2.5 1 zeros1,10;y21n=convh1n,x1n;y22n=convh2n,x1n;figure2subplot2,2,1;y='h1n';tstemh1n,y; %调用函数tstem绘图title'd 系统单位脉冲响应h1n';box onsubplot2,2,2;y='y21n';tstemy21n,y;title'e h1n与R8n的卷积y21n';box onsubplot2,2,3;y='h2n';tstemh2n,y; %调用函数tstem绘图title'f 系统单位脉冲响应h2n';box onsubplot2,2,4;y='y22n';tstemy22n,y;title'g h2n与R8n的卷积y22n';box on4给定一谐振器的差分方程为yn=1.8237yn-1-0.9801yn-2+b0xn-b0xn-2令b0 =1/100. 49,谐振器的谐振频率为0.4 rad;①实验方法检查系统是否稳定;输入信号为un时,画出系统输出波形y31n; ②给定输入信号为xn=sin0.014n+sin0.4n,求出系统的输出响应y32n,并画出其波形;%内容4：谐振器分析%========================un=ones1,256; %产生信号unn=0:255;xsin=sin0.014n+sin0.4n; %产生正弦信号A=1,-1.8237,0.9801;B=1/100.49,0,-1/100.49; %系统差分方程系数向量B和A y31n=filterB,A,un; %谐振器对un的响应y31ny32n=filterB,A,xsin; %谐振器对un的响应y31nfigure3subplot2,1,1;y='y31n';tstemy31n,y;title'h 谐振器对un的响应y31n';box onsubplot2,1,2;y='y32n';tstemy32n,y;title'i 谐振器对正弦信号的响应y32n';box on四、实验结果分析由各实验结果的截图可看出,每个图都直观地反映了我们想要求得的单位脉冲响应、给定信号作用后的输出响应,都符合预期结果;五、思考题1如果输入信号为无限长序列,系统的单位脉冲响应是有限长序列,可否用线性卷积法求系统的响应如何求答：可以;把输入信号进行分段,分别进行卷积,最后将各段卷积结果相加即可;2如果信号经过低通滤波器,把信号的高频分量滤掉,时域信号会有何变化用前面第一个实验结果进行分析说明;答：时域信号的剧烈变化将被平滑,由实验内容1的内容可见,经过系统的低通滤波使输入信号和输出的阶跃变化变得缓慢上升与下降;六、实验心得及体会通过本次实验我重新温习了MATLAB这个软件的基本使用方法,运行环境;通过这款软件使我们的学习更加方便;实验中,我学会了filter和conv函数的基本用法,前者可计算知道输入信号的前提下求解输出响应的序列,后者则可通过输入信号和系统的单位脉冲响应的线性卷积,求出系统的响应;。
控制系统的稳定性分析实验报告范文
控制系统的稳定性分析实验报告范文摘要：本文在回顾顾客满意度理论和系统理论的基础上，创新性地运用系统理论的新视角研究顾客满意度。
顾客满意度系统是由企业/产品形象、顾客期望、顾客感知价值、顾客感知质量、顾客感知价值等因素组成复杂社会系统，探索运用控制系统论的理论和方法研究顾客满意度系统，推导出顾客满意度系统稳定运行的系统检验系数，形成了独特的顾客满意度系统稳定性检验理论。
传统衡量顾客满意度的高低是以顾客满意度指数的大小为依据，本文认为：顾客满意度的高低不仅取决于顾客满意度指数的大小，也取决于顾客满意度系统稳定性的优劣。
通过中油运输服务企业实证研究，验证了顾客满意度系统稳定性检验理论，得出了顾客满意度系统检验系数是系统稳定性的判据，也是企业运行质量晴雨表的重要结论。
关键词：控制系统论顾客满意度系统稳定性理论研究一、引言进入20世纪80年代以来，以顾客为中心、追求顾客满意和顾客忠诚的经营理念已在发达国家逐步形成和发展，并逐步向其他国家蔓延和渗透。
自从Oliver(1980)首先提出了前人满意决策认知模型以来，世界很多国家纷纷建立了各自的顾客满意度指数（CSI）模型。
瑞典于1989年建立了世界上第一个顾客满意度指数结构模型以来，美国、欧洲、中国等许多国家也建立了各自国家的顾客满意度模型，其应用涉及到营销、教育、医疗、宾馆、电子商务等诸多领域。
随着我国社会主义市场经济的建立和发展，人们的质量意识逐步增强，质量作为产品和服务的重要衡量尺度已深入人心。
然而，由于质量在人们心目中的概念是模糊的，没有一个相对准确的衡量指标，而且各种产品和服务的质量没有可比性，而顾客满意度则是从客观角度衡量质量的综合指标，它是企业、行业乃至国家衡量经济发展质量与水平的晴雨表。
从企业角度讲，以顾客为中心，满足顾客需求的经营理念是企业质量竞争的重要前提，ClaeFornell,刘金兰（2006）对顾客满意定义为：顾客在使用某种产品或享受某项服务以后，形成的满意和不满意的态度，包括某种特定交易的顾客满意和积累的顾客满意。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验目的本次自动控制原理实验的目的是通过对传统反馈控制系统的模拟和实现，了解并掌握基本的控制原理和控制器设计方法，进一步深化对自动控制理论的理解。
实验装置本次实验使用的是一台水位控制系统，该系统由电源、电机、计量储水罐、信号检测器、PID控制器、水泵等组成。
电源将电能转换为机械能，通过水泵将水流入到计量储水罐中，信号检测器对储水罐中的水位进行检测并反馈给PID控制器，PID控制器对信号进行处理并控制电机的转速，从而实现对水位的控制。
实验步骤1. 确定实验参数在进行实验之前，首先需要确定实验的一些参数，如PID控制器的比例系数、积分系数以及微分系数等。
这需要根据具体实验情况进行设定，以确保控制系统具有良好的稳定性和响应能力。
2. 实施控制将水泵开启，令水流入计量储水罐中，同时PID控制器对信号进行处理，调节电机的转速以控制水位。
实验过程中需要注意及时进行系统动态的监控和调整，以确保控制系统的稳定性和故障排除。
3. 结束实验并分析结果实验结束后，需要对实验结果进行分析，包括控制系统的响应速度、稳定性以及对参数的灵敏度等。
通过对实验数据的收集和分析，可以进一步提高对自动控制理论的理解和应用能力。
实验结果分析本次实验中，我们实现了对水位的控制，并对PID控制器的参数进行了设定和调整。
实验结果表明，我们所设计的控制系统具有较好的稳定性和响应能力，并且对参数的灵敏度较高。
同时，通过实验数据的分析，我们也发现了一些问题和不足之处，如控制系统的动态响应速度过慢等，这需要我们在实际应用中加以改进和完善。
结论本次自动控制原理实验通过实现对水位的控制，进一步加深了对自动控制理论的理解，掌握了基本的控制原理和控制器设计方法。
同时，通过实验数据的分析和总结，也为今后在自动控制领域的实际应用提供了一定的参考和指导。
自动控制原理实验报告
⾃动控制原理实验报告实验⼀典型环节的模拟研究及阶跃响应分析1、⽐例环节可知⽐例环节的传递函数为⼀个常数：当Kp 分别为0.5，1，2时，输⼊幅值为1.84的正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。
实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号，相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满⾜理论值。
2、积分环节积分环节传递函数为：（1）T=0.1(0.033)时，C=1µf (0.33µf )，利⽤MATLAB ，模拟阶跃信号输⼊下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033与实验测得波形⽐较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满⾜理论条件。
3、惯性环节惯性环节传递函数为：if i o R RU U -=TS1CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-=1TS K)s (R )s (C +-=K=R f /R 1,T=R f C,（1）保持K=R f /R 1=1不变，观测T= 0.1秒，0.01秒（既R 1=100K,C=1µf ，0.1µf ）时的输出波形。
利⽤matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较⼤。
K 理论值为1，实验值2.12/2.28，相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近。
T=0.01时t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3%由于ts 较⼩，所以读数时误差较⼤。
K 理论值为1，实验值2.12/2.28，相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较为接近（2）保持T=R f C= 0.1s 不变，分别观测K=1，2时的输出波形。
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实验一控制系统的稳定性分析
一、实验目的
1．观察系统的不稳定现象。
2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。
二、实验仪器
1．自动控制系统实验箱一台
2．计算机一台
三、实验内容
系统模拟电路图如图
系统模拟电路图
其开环传递函数为:
G（s）=10K/s(0.1s+1)(Ts+1)
式中K1=R3/R2，R2=100K，R3=0～500K；T=RC，R=100K，C=1f或C=0.1f两种情况。
四、实验步骤
1.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，将纯积分电容两端连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
2.启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统] 运行软件。
3.在实验项目的下拉列表中选择实验三[控制系统的稳定性分析]
5.取R3的值为50K，100K，200K，此时相应的K=10，K1=5，10，20。
观察
不同R3值时显示区内的输出波形(既U2的波形)，找到系统输出产生增幅振荡时相应的R3及K值。
再把电阻R3由大至小变化，即R3=200k，100k，50k，观察不同R3值时显示区内的输出波形, 找出系统输出产生等幅振荡变化的R3及K 值，并观察U2的输出波形。
五、实验数据
1模拟电路图
2．画出系统增幅或减幅振荡的波形图。
C=1uf时：
R3=50K K=5：
R3=100K K=10
R3=200K K=20：
等幅振荡：R3=220k:
增幅振荡：R3=220k：
R3=260k:
C=0.1uf时：R3=50k:
R3=100K:
R3=200K:。