自控实验报告
哈工程自控实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本概念和组成。
2. 掌握典型环节的阶跃响应特性。
3. 学习系统稳定性分析的方法。
4. 培养动手操作能力和实验数据分析能力。
二、实验仪器1. 自动控制系统实验箱2. 计算机3. 示波器4. 阶跃信号发生器三、实验原理自动控制系统是指通过自动控制装置对被控对象进行控制的系统。
实验中，我们采用复合网络法模拟典型环节，并通过阶跃响应分析系统的动态性能。
四、实验内容1. 构建一阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
2. 构建二阶系统的模拟电路，分析其阶跃响应。
3. 进行连续系统串联校正实验，分析校正效果。
五、实验步骤1. 一阶系统阶跃响应实验（1）搭建一阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
2. 二阶系统阶跃响应实验（1）搭建二阶系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）分析阶跃响应曲线，计算系统的性能指标。
3. 连续系统串联校正实验（1）搭建连续系统的模拟电路，包括运算放大器、电阻、电容等元件。
（2）使用阶跃信号发生器产生阶跃信号，接入系统输入端。
（3）使用示波器观察并记录系统输出端的阶跃响应曲线。
（4）根据系统性能要求，设计串联校正电路。
（5）搭建串联校正电路，接入系统输入端。
（6）使用示波器观察并记录校正后系统输出端的阶跃响应曲线。
（7）分析校正前后系统性能指标的变化。
六、实验结果1. 一阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图1所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：0.5s- 超调量：0%- 峰值时间：0.1s2. 二阶系统阶跃响应（1）阶跃响应曲线如图2所示。
（2）系统性能指标如下：- 调节时间：2s- 超调量：10%- 峰值时间：0.5s3. 连续系统串联校正（1）校正前后阶跃响应曲线如图3所示。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，掌握PID控制器的调节方法，并验证PID控制器的性能。
二、实验原理。
PID控制器是一种常见的控制器，它由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）三部分组成。
比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小；积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小；微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。
PID控制器通过这三个环节的协同作用，可以实现对被控对象的精确控制。
三、实验装置。
本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。
四、实验步骤。
1. 将PID控制器与被控对象连接好，并接通电源。
2. 调节PID控制器的参数，使其逐渐接近理想状态。
3. 对被控对象施加不同的输入信号，观察PID控制器对输出信号的调节情况。
4. 根据实验结果，对PID控制器的参数进行调整，以达到最佳控制效果。
五、实验结果与分析。
经过实验，我们发现当PID控制器的比例系数较大时，控制效果会更为迅速，但会引起超调；当积分系数较大时，可以有效消除稳态误差，但会引起响应速度变慢；当微分系数较大时，可以有效抑制超调，但会引起控制系统的抖动。
因此，在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数。
六、实验总结。
通过本次实验，我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法，加深了对自动控制原理的认识。
同时，我们也意识到在实际应用中，需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整，以实现最佳的控制效果。
七、实验心得。
本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼，更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。
只有通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握知识，提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
八、参考文献。
[1] 《自动控制原理》，XXX，XXX出版社，2010年。
[2] 《PID控制器调节方法》，XXX，XXX期刊，2008年。
自动控制实训实验报告
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。
自动化控制实验报告
自动化控制实验报告一、实验目的本实验旨在通过设计与实现一个自动化控制系统，了解控制系统的基本原理和方法，并掌握自动化控制系统的建模与仿真技术。
二、实验内容1.设计一个带有负反馈的PID控制系统；2. 利用Simulink软件进行系统建模；3.进行系统仿真并分析仿真结果；4.进行实际控制系统搭建并实现控制。
三、实验原理PID控制器是一种经典的控制算法，它通过比较目标值与实际值的偏差来调整输出值，以实现对系统的控制。
PID控制器的输出信号由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，即输出信号为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt，其中，u(t)为控制器输出，e(t)为偏差值，Kp，Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益。
通过建立系统的数学模型，可以将其转化为Simulink仿真模型，进而得到系统的仿真结果。
然后，可以根据仿真结果调整控制器参数，以达到所期望的系统控制效果。
最后，可以利用实际控制系统搭建，通过将实际测量值输入到控制器中，得到实际控制效果。
四、实验步骤1.设计PID控制器的参数；2. 使用Simulink软件建立系统的数学模型；3.进行系统仿真，并记录仿真结果；4.根据仿真结果调整PID控制器的参数；5.搭建实际控制系统，并通过实际测量值输入控制器；6.记录实际控制结果，并进行分析。
五、实验结果分析通过仿真得到的结果表明，PID控制器能够较好地实现对系统的控制。
根据仿真结果，调整了PID控制器的参数使得系统的响应速度更快、稳定性更好，从而达到了控制系统的预期效果。
在实际控制系统中，通过将实际测量值输入到控制器中，系统的响应与仿真结果基本一致。
实验结果表明，所设计的PID控制器能够实现对系统的精确控制，并在一定范围内保持系统的稳定。
六、实验总结通过本次实验，我深刻理解了自动化控制系统的基本原理和方法，并掌握了自动化控制系统的建模与仿真技术。
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。
自控综合实验报告
一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本原理，掌握控制系统设计的基本方法。
2. 学习使用Matlab/Simulink进行控制系统仿真，验证理论分析结果。
3. 掌握PID控制原理及其参数整定方法，实现系统的稳定控制。
4. 了解采样控制系统的特性，掌握采样控制系统的设计方法。
二、实验仪器与设备1. 计算机：一台2. Matlab/Simulink软件：一套3. 控制系统实验平台：一套（含传感器、执行器、控制器等）三、实验内容1. 连续控制系统设计（1）根据给定的系统传递函数，设计一个稳定的连续控制系统。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证理论分析结果。
（3）调整系统参数，观察系统性能的变化。
2. PID控制（1）根据给定的系统传递函数，设计一个PID控制器。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证PID控制器的效果。
（3）调整PID参数，观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统（1）根据给定的系统传递函数，设计一个采样控制系统。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证采样控制系统的效果。
（3）调整采样频率和控制器参数，观察系统性能的变化。
四、实验步骤1. 连续控制系统设计（1）建立系统传递函数模型。
（2）根据系统要求，选择合适的控制器类型（如PID控制器）。
（3）设计控制器参数，使系统满足稳定性、稳态误差和动态性能等要求。
（4）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证系统性能。
2. PID控制（1）根据系统传递函数，设计PID控制器。
（2）设置PID控制器参数，使系统满足性能要求。
（3）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证PID控制器的效果。
（4）调整PID参数，观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统（1）建立系统传递函数模型。
（2）根据系统要求，设计采样控制系统。
（3）设置采样频率和控制器参数，使系统满足性能要求。
（4）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证采样控制系统的效果。
自控实验报告实验总结
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。
自控原理课程实验报告
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. 熟悉自动控制系统的典型环节，包括比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
3. 通过实验，验证自动控制理论在实践中的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态和稳态性能的学科。
本实验主要围绕以下几个方面展开：1. 典型环节：通过搭建模拟电路，研究典型环节的阶跃响应、频率响应等特性。
2. 系统校正：通过在系统中加入校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真：利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
三、实验内容1. 典型环节实验（1）比例环节：搭建比例环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数对系统性能的影响。
（2）积分环节：搭建积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析积分时间常数对系统性能的影响。
（3）比例积分环节：搭建比例积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和积分时间常数对系统性能的影响。
（4）惯性环节：搭建惯性环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析时间常数对系统性能的影响。
（5）比例微分环节：搭建比例微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和微分时间常数对系统性能的影响。
（6）比例积分微分环节：搭建比例积分微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数、积分时间常数和微分时间常数对系统性能的影响。
2. 系统校正实验（1）串联校正：在系统中加入串联校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
（2）反馈校正：在系统中加入反馈校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真实验（1）利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
（2）根据仿真结果，优化系统参数，提高系统性能。
四、实验步骤1. 搭建模拟电路：根据实验内容，搭建相应的模拟电路，并连接好测试设备。
自控实验报告数据
一、实验基本情况实验名称：自控能力测试与分析实验目的：通过本实验，探究受试者的自控能力，分析其自控能力的影响因素，并探讨提高自控能力的有效方法。
实验时间：2023年X月X日至2023年X月X日实验地点：XX大学心理学实验室实验对象：随机抽取XX名大学生作为受试者，男女比例均衡。
实验工具：自控能力测试量表、实验指导手册、计时器、录音笔等。
实验流程：1. 实验准备：向受试者介绍实验目的、流程及注意事项，确保受试者理解并配合实验。
2. 实验实施：受试者按照指导手册进行自控能力测试，测试内容包括情绪控制、时间管理、诱惑抵制等。
3. 数据收集：记录受试者在实验过程中的表现及回答，使用录音笔记录实验过程。
4. 数据整理与分析：对收集到的数据进行分析，得出受试者的自控能力水平及影响因素。
二、实验内容1. 情绪控制测试（1）实验方法：受试者面对一系列情绪刺激，要求在规定时间内完成情绪控制任务。
（2）测试指标：情绪反应时间、情绪调节效果等。
2. 时间管理测试（1）实验方法：受试者根据实验指导，完成一系列时间管理任务，如制定计划、分配时间等。
（2）测试指标：任务完成时间、时间管理效果等。
3. 诱惑抵制测试（1）实验方法：受试者在面对诱惑时，要求抵制诱惑，完成实验任务。
（2）测试指标：诱惑抵制时间、诱惑抵制效果等。
三、实验结果与分析1. 情绪控制测试结果（1）受试者的情绪反应时间与自控能力呈负相关，即情绪反应时间越短，自控能力越强。
（2）情绪调节效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
2. 时间管理测试结果（1）受试者的任务完成时间与自控能力呈负相关，即任务完成时间越短，自控能力越强。
（2）时间管理效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
3. 诱惑抵制测试结果（1）受试者的诱惑抵制时间与自控能力呈负相关，即诱惑抵制时间越长，自控能力越强。
（2）诱惑抵制效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
四、实验结论通过本实验，我们得出以下结论：1. 情绪控制、时间管理、诱惑抵制等自控能力对受试者的整体自控能力有显著影响。
自控制原理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解自控制原理的基本概念和基本方法。
2. 掌握典型控制系统的组成和基本工作原理。
3. 学习使用实验仪器，进行控制系统模拟实验。
4. 分析和评估控制系统的性能指标，提高对控制系统设计和优化的认识。
二、实验仪器与设备1. EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2. 计算机一台3. 万用表一个三、实验原理1. 自控制原理基本概念：自控制原理是研究如何利用反馈信息来控制系统的行为，使其达到预定的目标。
其基本原理是：通过将系统的输出信号反馈到输入端，与输入信号进行比较，产生误差信号，然后根据误差信号调整系统的控制策略，以达到控制目标。
2. 典型控制系统组成：典型控制系统通常由控制器、被控对象、反馈环节和执行机构组成。
3. 控制系统模拟实验：利用实验箱和计算机，通过模拟电路搭建典型控制系统，进行实验研究。
四、实验内容1. 实验一：典型环节及其阶跃响应- 实验目的：掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法，掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
- 实验步骤：1. 搭建一阶系统的模拟电路。
2. 通过计算机等测量仪器，测量系统的输出，得到系统的动态响应曲线及性能指标。
3. 改变系统的参数，分析参数对系统性能的影响。
2. 实验二：二阶系统阶跃响应- 实验目的：了解二阶系统的阶跃响应特性，掌握二阶系统的性能指标。
- 实验步骤：1. 搭建二阶系统的模拟电路。
2. 通过计算机等测量仪器，测量系统的输出，得到系统的阶跃响应曲线及性能指标。
3. 分析二阶系统的性能指标，如上升时间、超调量、调节时间等。
3. 实验三：连续系统串联校正- 实验目的：学习连续系统串联校正方法，提高控制系统的性能。
- 实验步骤：1. 搭建连续系统的模拟电路。
2. 分析系统的性能指标，确定校正方法。
3. 通过计算机等测量仪器，测量校正后的系统输出，评估校正效果。
五、实验结果与分析1. 实验一：通过搭建一阶系统的模拟电路，测量系统的输出，得到系统的动态响应曲线及性能指标。
自动控制实训实验报告
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。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告姓 名班 级学 号指导教师1自动控制原理实验报告（一）一．实验目的1.了解掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式。
2.观察分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。
3.了解掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。
4.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn 、阻尼比ξ对过渡过程的影响。
5.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 、t s 的计算。
6.观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 值，并与理论计算值作比对。
二．实验过程与结果1.观察比例环节的阶跃响应曲线1.1模拟电路图1.2传递函数(s)G(s)()o i U K U s == 10R K R =1.3单位阶跃响应U(t)K 1.4实验结果1.5实验截图2342.观察惯性环节的阶跃响应曲线2.1模拟电路图2.2传递函数(s)G(s)()1o i U KU s TS ==+10R K R =1T R C =2.3单位阶跃响应0(t)K(1e)tTU-=-2.4实验结果2.5 实验截图5673.观察积分环节的阶跃响应曲线3.1模拟电路图3.2传递函数(s)1G(s)()TS o i U U s ==i 0T =R C3.3单位阶跃响应01(t)i U t T =3.4 实验结果3.5 实验截图89104.观察比例积分环节的阶跃响应曲线4.1模拟电路图4.2传递函数0(s)1(s)(1)(s)i i U G K U T S ==+10K R R =1i T R C=4.3单位阶跃响应1 (t)(1)U K tT=+ 4.4实验结果4.5实验截图1112135.观察比例微分环节的阶跃响应曲线5.1模拟电路图5.2传递函数0(s)1(s)()(s)1i U TSG K U S τ+==+12312(R )D R R T CR R =++3R C τ=120R R K R +=141233(R //R )R D K R +=0.06D D T K sτ=⨯=5.3单位阶跃响应0(t)()U KT t Kδ=+5.4实验结果截图6.观察比例积分微分（PID ）环节的响应曲线6.1模拟电路图156.2传递函数0(s)(s)(s)p p p d i i K U G K K T S U T S ==++123212(R )C d R R T R R =++i 121(R R )C T =+120p R R K R +=1233(R //R )R D K R +=32R C τ= D D T K τ=⨯6.3单位阶跃响应0(t)()p p D p K U K T t K tTδ=++6.4实验观察结果截图16三．实验心得这个实验，收获最多的一点：就是合作。
自动控制实验报告
自动控制实验报告自动控制实验报告「篇一」一、实验目的1、掌握直流稳压电源的功能、技术指标和使用方法；2、掌握任意波函数新号发生器的功能、技术指标和使用方法；3、掌握四位半数字万用表功能、技术指标和使用方法；4、学会正确选用电压表测量直流、交流电压。
二、实验原理（一）GPD—3303型直流稳压电源主要特点：1、三路独立浮地输出（CH1、CH2、FIXED）2、 CH1、CH2稳压值0―32 V，稳流值0―3。
2A3、两路串联（SER/IEDEP），两路并联（PARA/IEDEP）（二）RIGOL DG1022双通道函数/任意波函数信号发生器主要特点1、双通道输出，可实现通道耦合，通道复制2、输出五种基本波形：正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、白噪声，并内置48种任意波形三、实验仪器1、直流稳压电源1台2、数字函数信号发生器1台3、数字万用表1台4、电子技术综合试验箱1台四、实验数据记录与误差分析1、直流电压测量（1）固定电源测量：测量稳压电源固定电压2.5V、3.3V、5V；误差分析：E1=|2.507—2.5|÷2。
5×100%=0.28%E2=|3.318—3。
3|÷3.3×100%=0.55%E3=|5.039—5|÷5×100%=0.78%（2）固定电源测量：测量实验箱的固定电压±5V、±12V、—8V；误差分析：E1=|5.029—5|÷5×100%=0.58%E2=|5.042—5|÷5×100%=0.84%E3=|11.933—12|÷12×100%=0.93%E3=|11.857—12|÷12×100%=0.56%E3=|8.202—8|÷8×100%=2.5%（3）可变电源测量；误差分析：E1=|6.016—6|÷6×100%=0.27%E2=|12.117—12|÷12×100%=0.98% E3=|18.093—18|÷18×100%=0.51%（4）正、负对称电源测量；2、正弦电压（有效值）测量（1）正弦波fs=1kHz；（2）正弦波fs=100kHz；3、实验箱可调直流信号内阻测量4、函数信号发生器内阻（输出电阻）的测量；自动控制实验报告「篇二」尊敬的各位领导、同事：大家好！在过去的一年多里，因为有公司领导的关心和指导，有热心的同事们的努力配合和帮助，所以能较圆满的完成质检部门的前期准备工作和领导交代的其他工作，作为质检专责我的主要工作职责就掌握全厂的工艺，负责全厂的质量工作，审核化验结果，并定期向上级领导做出汇报，编写操作规程并组织实施，编写质量和实验室的管理制度以及实验设备的验收等工作。
自控实验报告超前校正(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解超前校正的原理及其在控制系统中的应用。
2. 掌握超前校正装置的设计方法。
3. 通过实验验证超前校正对系统性能的改善效果。
二、实验原理超前校正是一种常用的控制方法，通过在系统的前向通道中引入一个相位超前网络，来改善系统的动态性能。
超前校正能够提高系统的相角裕度和截止频率，从而改善系统的快速性和稳定性。
超前校正装置的传递函数一般形式为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K \) 为校正装置的增益，\( T_{s} \) 为校正装置的时间常数。
三、实验设备1. 控制系统实验平台2. 数据采集卡3. 计算机及仿真软件（如MATLAB/Simulink）4. 待校正系统四、实验步骤1. 搭建待校正系统模型：在仿真软件中搭建待校正系统的数学模型，包括系统的传递函数、输入信号等。
2. 分析系统性能：通过仿真软件分析待校正系统的性能，包括稳态误差、超调量、上升时间等。
3. 设计超前校正装置：根据待校正系统的性能要求，设计合适的超前校正装置参数。
4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。
5. 实验数据分析：对实验数据进行分析，比较校正前后系统的性能差异。
五、实验内容1. 系统模型搭建：搭建一个简单的二阶系统模型，其传递函数为：\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)} \]2. 系统性能分析：分析该系统的稳态误差、超调量、上升时间等性能指标。
3. 设计超前校正装置：根据系统性能要求，设计一个超前校正装置，其传递函数为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K = 2 \)，\( T_{s} = 0.5 \)。
4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。
自控实验报告合工大
一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本原理和组成；2. 掌握常用自动控制元件的使用方法；3. 熟悉自动控制系统的性能指标及其分析方法；4. 通过实验验证理论知识，提高实际操作能力。
二、实验设备与器件1. 自动控制实验平台一套；2. 计算机一台；3. LabVIEW软件；4. 传感器、执行器、控制器等自动控制元件；5. 电源、导线等实验用电器。
三、实验原理自动控制系统是一种利用反馈原理实现控制目标的系统。
通过传感器获取被控对象的状态信息，控制器根据预设的控制策略对执行器进行调节，使被控对象达到期望的输出。
本实验主要研究比例-积分-微分（PID）控制器在自动控制系统中的应用。
四、实验步骤1. 连接实验平台，熟悉各个元件的连接方式；2. 设置实验参数，包括被控对象的传递函数、控制器的参数等；3. 启动实验平台，观察系统响应；4. 分析系统性能指标，如稳态误差、超调量、调节时间等；5. 调整控制器参数，优化系统性能；6. 重复步骤3-5，直至满足实验要求。
五、实验结果与分析1. 系统响应（1）阶跃响应根据实验数据，系统在阶跃输入下的响应曲线如图1所示。
可以看出，系统在0.5秒左右达到稳态，超调量为10%，调节时间为1秒。
（2）正弦响应根据实验数据，系统在正弦输入下的响应曲线如图2所示。
可以看出，系统在1秒左右达到稳态，超调量为5%，调节时间为1.5秒。
2. 系统性能指标分析（1）稳态误差稳态误差是衡量系统跟踪精度的重要指标。
根据实验数据，系统在阶跃输入下的稳态误差为0，说明系统能够准确跟踪期望输出。
（2）超调量超调量是衡量系统响应速度的重要指标。
根据实验数据，系统在阶跃输入下的超调量为10%，说明系统响应速度较快。
（3）调节时间调节时间是衡量系统响应速度的重要指标。
根据实验数据，系统在阶跃输入下的调节时间为1秒，说明系统响应速度较快。
3. 优化控制器参数通过调整控制器参数，可以使系统性能得到改善。
根据实验结果，将PID控制器的比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd分别调整为0.5、0.1、0.01时，系统性能得到明显改善。
自动控制实践实验报告
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。
自控实验报告终极版
自动控制原理课程设计实验报告一、 实验目的1、了解自动控制原理的数学和系统稳定验证的方法。
2、了解自动控制系统的放大系数对系统的稳态误差和稳定性的影响。
3、 熟悉MABLAB 系统仿真的应用，加强对MABLAB 软件应用的认识。
二、 实验内容1、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试用MATLAB 绘制闭环根轨迹图。
33*)2()1()(++=s s K s G2、两个系统的传递函数分别为：)65)(1)(254()144)(3(50)()()1(2232++-++++-=s s s s s s s s s s H s G )1)(2)(6())(133(3)()()2(2222323+++-+++++=s s s s s s s s s s s s H s G 计算上述所给系统在2=ω和20=ω时的幅频特性)(ωA ，对数幅频特性)(ωL 以及相频特性)(ωϕ。
（用MATLAB 验证） 3、设单位反馈的开环传递函数为)15.0)(1()(0++=s s s Ks G要求设计一串联校正网络，使校正后系统的开环增益K=5，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB.(用MATLAB 验证)三、实验步骤及MATLAB 验证仿真1、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试用MATLAB 绘制闭环根轨迹图。
33*)2()1()(++=s s K s G 解：33*)2()1()(++=s s K s G用MATLAB 绘制闭环根轨迹图如下：程序：num=conv([1 1],conv([1 1],[1 1])); den=conv([1 2],conv([1 2],[1 2])); sys=tf(num,den); rlocus(sys); grid on其闭环根轨迹图如下：2、两个系统的传递函数分别为：)65)(1)(254()144)(3(50)()()1(2232++-++++-=s s s s s s s s s s H s G )1)(2)(6())(133(3)()()2(2222323+++-+++++=s s s s s s s s s s s s H s G(1) 解：)(lg 20)(3462541)14(5094116)25()14(950)()()()3)(2)(1)(425()12)(3(50))H(j ()3)(2)(1)(254()12)(3(50)()(42222222222222222ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωA L j H j G A j j j j j j j j G s s s s s s s s s H s G =+-+++=++++-++==++-+-+-=+--+++-=当ω<5时,o2o2o o 90)2arctan()arctan()254arctan()2arctan(2)32arctan(-)3arctan()2arctan())arctan(180(254arctan90)2arctan(2)3arctan(-180)(--+--+-=---+----++=ωωωωωωωωωωωωωωϕ当ω>5时,o2o2o o 270)2arctan()arctan()254arctan()2arctan(2)32arctan(-)3arctan()2arctan())arctan(180(254arctan90)2arctan(2)3arctan(-180)(--+--+-=---+----++=ωωωωωωωωωωωωωωϕ当ω=2时,87.7904543.6385.2093.15138.6790)22arctan()2arctan()22524arctan()42arctan()322arctan()2(513.999.2lg 20)2lgA(20)2L(99.224346254414214450)2(o o24-=--+-+-=--+-⨯-+-=≈==≈+⨯-+++⨯⨯=ϕ）（A当ω=20时,9. 24027029.8414.8704.1214.17793. 162270)220arctan()20arctan()2025204arctan()402arctan()3202arctan( )20(7.31026.0lg20)20lgA(20)20L(026.0204003462544001400 201400450) 20 (o o2 4-=--+++-=--+-⨯-+-=-≈==≈+⨯-+++⨯⨯=ϕ）（A用MATLAB验证如下：程序：num=conv(50,conv([1 -3],[4 4 1]));den=conv([1 4 25 0],conv([1 -1],[1 5 6]));sys=tf(num,den);margin(sys);grid on其MABLAB验证图如下：由计算值和MATLAB 验证可知，当ω=2时，()()%032.0%100)2()2()2(:16.8251.92L ,87.7)2(513.9)2(99.2)2()2(≈⨯'-=-='='-===L L L L A L δϕϕ故其误差值分别为，，仿真值：，，理论值：%68.3%100)22()2()2(-≈⨯'-=（）ϕϕϕδϕ当时20=ω理论值：()()，）（，， 9.240207.3120L 026.020A -=-≈≈ϕ仿真值：()()，， 241207.3120L -='-='ϕ故其误差值分别为：()()()()()()%04.0%1002020200%10020L 20L 20L 2020L -≈⨯'-==⨯'-=ϕϕϕδδϕ）（）（（2）解：)1)(2)(2)(3()1(3)1)(2)(6())(133(3)()(242222323+++-++=+++-+++++=s s s s s s s s s s s s s s s s s s s H s G )1)(2)(2)(3()1(3)()(24ωωωωωωωωωj j j j j j j H j G +-+-++=422222222222221)4(9)1(3)1(449)1(3|)()(|)(ωωωωωωωωωωωωωωωω+-+++=+-++++==j H j G A )(lg 20)(ωβωA L =()()()()()05.027087.247.8155.34827020120arctan 320arctan 20arctan 42077.908.3lg 2020lg 202008.320201420920120203)20(,2026.162702arctan 4270212arctan 32arctan 2arctan 4)2(18.35275lg 20)2(lg 20)2(44.1221)42(92)12(23)2(,22701arctan3arctan arctan 4)1arctan 180(2arctan )]7arctan(180[3arctan arctan 490)(,1242222242222222-=-+-≈----=≈==≈+-+++⨯⨯==-≈-=----====≈+-+++⨯⨯==----=-+---+--+=>ϕωϕωωωωωωωωωωωωϕωA L A A L A 时当时当时当用MATLAB 验证如下：程序：num=conv(3,conv([1 3 3 1],[1 1 0 0])); den=conv([1 1 -6],conv([1 2 0],[1 1 1])); sys=tf(num,den); margin(sys)； grid on其MATLAB 验证图如下：(下一页)由计算值和MATLAB 验证可知; 当时，2=ω理论值：()()() 26.162,18.32,44.12-≈=≈ϕL A 验证值：()() 2.162,17.32-='='ϕL 故其误差值分别为：()%14.3%100)2()2(2)2(≈⨯'-=L L L L δ%37.0%100)2()2()2()2(≈⨯'-=ϕϕϕδϕ当时，20=ω理论值：()()() 05.02077.920L 08.320A -=≈≈ϕ，， 验证值：()() 0512.02041.920L -='='ϕ， 故其误差值分别为：()()()()%68.3%10020L 20L 2020L ≈⨯'-=L δ()()()%4.2%10020202020-=⨯'-=ϕϕϕδϕ）（3、设单位反馈的开环传递函数为)15.0)(1()(0++=s s s Ks G要求设计一串联校正网络，使校正后系统的开环增益K=5，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB.(用MATLAB 验证)解：设校正后c ω截止频率为r c ''",ω为指标求值，通过串联滞后校正，设滞后校正传递函数为()sss G c 71671++=()()())12)(1(1015.01++=++=s s s s s s s s G()()()12110++=ωωωωj j j j G()2110lg2022++=ωωωωL() 902arctanarctan ---=ωωωψ由()()c c c r r ωψω''+''''='' ,且()c c ωψ''取为 14- ,得()() 541440=+=''-''=''''c r c r ωψω由()()c c r ''+=''''ωψω 180得 () 126180540-=-=''x ωψ通过Bode 图得 442.0="c ω程序： num=[10]; den=[1,3,2,0]; G=tf(num,den); margin(G); grid on其MATLAB 伯德图如下：则()1.202442.01442.0442.010log20442.02≈++='=⎪⎭⎫ ⎝⎛"'L L c ω所以有：()()()()()ss s s s s s s s s s G s G s G c 266.30449.45383.1501083.15083.1501083.15115.0152340++++=++⋅++=⋅=程序：num1=[10];den1=[1,3,2,0]; num2=[150.83,10];den2=[150.83,453.49,304.66,2,0]; G1=tf(num1,den1); margin(G1); hold onG2=tf(num2,den2); margin(G2); bode(G1,':'); grid on其MATLAB 验证图如下()sss G T b bTl b c cc 83.1501083.15183.1501.015.010lg 20++=⎩⎨⎧==⎪⎩⎪⎨⎧''==⎪⎭⎫ ⎝⎛"'+得ωω校正前系统阶跃响应如下：程序：num=[10];den=[1,3,2,0];G=tf(num,den);figure(1);step(feedback(G,1,-1));grid on其MATLAB验证图如下校正后系统阶跃响应如下：程序：num=[150.83,10];den=[150.83,453.49,304.66,2,0]; G=tf(num,den);figure(1);step(feedback(G,1,-1));grid on其MATLAB验证图如下校正方法分析：ω附近很窄的频率范围内在此题中，采用相位超前校正是不怎么有效的，此例在c对数幅频和相频特性衰减很快，若采用相位超前校正，虽然校正环节可提供超前相角，ω右移，又将使系统的相位产生较大的滞后量，而使系统的相位裕量不会有但又会使c明显的改善。
自动控制实验报告
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。
自控设计实验报告
一、实验目的1. 了解自动控制系统的基本组成和原理。
2. 掌握常用自动控制系统的设计方法。
3. 学会使用实验设备进行系统搭建和参数调试。
4. 提高动手实践能力和问题解决能力。
二、实验原理自动控制系统是指利用自动控制装置实现被控对象输出量的自动控制。
其基本组成包括被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
本实验采用PID控制器进行系统设计，通过调节PID参数实现对被控对象的精确控制。
三、实验设备与器件1. 计算机一台2. NI ELVIS多功能虚拟仪器综合实验平台一套3. LabVIEW软件4. 12V直流电机一个5. 光电管一个6. 电阻若干7. 导线若干四、实验步骤1. 系统搭建（1）根据实验要求，在ELVIS平台上搭建PID控制系统，包括被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
（2）连接光电管，用于检测被控对象的转速。
（3）连接电阻和导线，完成电路连接。
2. 参数调试（1）启动LabVIEW软件，编写PID控制器程序。
（2）根据实验要求，设置PID参数（比例、积分、微分系数）。
（3）通过调整PID参数，观察系统响应曲线，分析系统性能。
3. 实验数据记录（1）记录不同PID参数下的系统响应曲线。
（2）分析系统性能，包括超调量、稳态误差、上升时间等。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过调整PID参数，得到以下实验结果：- 当比例系数Kp=1.2，积分系数Ki=0.1，微分系数Kd=0.01时，系统响应曲线如图1所示。
- 当比例系数Kp=0.5，积分系数Ki=0.2，微分系数Kd=0.05时，系统响应曲线如图2所示。
2. 实验分析（1）从实验结果可以看出，增大比例系数Kp，系统响应速度加快，但超调量增大。
（2）增大积分系数Ki，系统稳态误差减小，但响应速度变慢。
（3）增大微分系数Kd，系统响应曲线更加平滑，但超调量可能增大。
（4）根据实验结果，选择合适的PID参数，可以使系统性能达到最佳。
六、实验总结1. 本实验通过搭建PID控制系统，掌握了自动控制系统的基本组成和原理。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验报告：自动控制原理一、实验目的本次实验的目的是通过设计并搭建一个简单的自动控制系统，了解自动控制的基本原理和方法，并通过实际测试和数据分析来验证实验结果。
二、实验装置和仪器1. Arduino UNO开发板2.电机驱动模块3.直流电机4.旋转角度传感器5.杜邦线6.电源适配器三、实验原理四、实验步骤1. 将Arduino UNO开发板与电机驱动模块、旋转角度传感器和直流电机进行连接。
2. 编写Arduino代码，设置电机的控制逻辑和旋转角度的反馈机制。
3. 将编写好的代码上传至Arduino UNO开发板。
4.将电源适配器连接至系统，确保实验装置正常供电。
5.启动实验系统并观察电机的转动情况。
6.记录电机的转动角度和实际目标角度的差异，并进行数据分析。
五、实验结果和数据分析在实际操作中，我们设置了电机的目标转动角度为90度，待实验系统运行后，我们发现电机实际转动角度与目标角度存在一定的差异。
通过对数据的分析，我们发现该差异主要由以下几个方面导致：1.电机驱动模块的响应速度存在一定的延迟，导致电机在到达目标角度时出现一定的误差。
2.旋转角度传感器的精度有限，无法完全准确地测量电机的实际转动角度。
这也是导致实际转动角度与目标角度存在差异的一个重要原因。
3.电源适配器的稳定性对电机的转动精度也有一定的影响。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了自动控制的基本原理和方法，并通过实际测试和数据分析了解了自动控制系统的运行情况。
同时，我们也发现了实际系统与理论预期之间存在的一些差异，这些差异主要由电机驱动模块和旋转角度传感器等因素引起。
为了提高自动控制系统的精度，我们需要不断优化和改进这些因素，并进行相应的校准和调试。
实验的结果也提醒我们，在实际应用中，需要考虑各种因素的影响，以确保自动控制系统的可靠性和准确性。
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德州学院 物理与电子信息学院 实验报告
课程名称：自动控制原理与实验 成 绩： 实验项目：控制系统的数学模型 指导教师： 学生姓名：学号： 班级专业： 实验地点： 实验日期 年 月 日 一、实验目的
1、熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。
2、掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。
3、掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。
4、学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。
二、实验原理
1、MATLAB 在控制系统分析中的应用
MATLAB 具有功能非常强大的控制系统工具箱，可以进行控制系统的建模及仿真。
本实验中仅学习使用在控制系统分析中经常使用的一小部分函数。
(1) 拉普拉斯变换F=laplace(f);
利用该函数，可以求得函数f 的拉式变换结果。
(2) 拉普拉斯反变换f=ilaplace(F);
利用该函数，可以求得拉普拉斯变换式F 的原函数 2、控制系统模型的建立及相互转换
控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf 对象）、零极点增益模型（zpk 对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss 对象）。
经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。
(1) 传递函数模型
连续系统的传递函数模型为
m n a s a s a s b s b s b s b s G n
n n n m m m m ≥=++⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅++=--+- den(s)num(s)
)(11
11121 ],,,,[121+⋅⋅⋅=m m b b b b num ; ],,,,,1[121n n a a a a den -⋅⋅⋅=;
在MATLAB 控制系统工具箱中，定义了tf() 函数，它可由传递函数分子分
母给出的变量构造出单个的传递函数对象。
从而使得系统模型的输入和处理更加方便。
该函数的调用格式为： G ＝tf(num ，den); （2)零极点增益模型
)
())(()
())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s K
s G -⋅⋅⋅---⋅⋅⋅--=
将系统增益、零点和极点以向量的形式输入给三个变量KGain 、Z 和P ，就可以将系统的零极点模型输入到MATLAB 工作空间中，命令格式为：
;K KGain =
；；；；][21m z z z Z ⋅⋅⋅= ；
；；；][21n p p p P ⋅⋅⋅= 在MATLAB 控制工具箱中，定义了zpk()函数，由它可通过以上三个MATLAB 变量构造出零极点对象，用于简单地表述零极点模型。
该函数的调用格式为： G=zpk(Z,P,KGain) （3） 控制系统模型的相互转换
（1）传递函数模型转换为零极点增益模型 [z p k]=tf2zp(num ,den)
（2）零极点增益模型转换为传递函数模型 [num den]=zp2tf(z,p,k) 3、结构图化简 (1) 函数series
利用该函数可以求得串联连接的传递函数，常用格式如下： sys = series(sys1,sys2) (2) 函数parallel
利用该函数可以求得并联连接的传递函数，常用格式如下： sys = parallel(sys1,sys2) (3) 函数feedback
利用该函数可以求得反馈连接的传递函数，常用格式如下： 设反馈系统结构图如图所示。
控制系统工具箱中提供了feedback()函数，用来求取反馈连接下总的
系统模型，该函数调用格
式如下：G=feedback(G1,G2,sign);
其中变量sign用来表示正反馈或负反馈结构，sign=1表示正反馈，若sign=-1表示负反馈系统的模型，若省略sign变量，则仍将表示负反馈结构。
G1和G2分别表示前向通道模型和反馈通道模型。
4、用系统Simulink模型结构图化简控制系统模型
已知系统的结构图，求其闭环传递函数
Matlab 命令窗中键入以下程序
[n,d]=linmod('ssss') ; 注：’ ‘为自定义的.mdl文件名
G=tf(n,d);
三、实验内容
1、编写程序用MATLAB求()1(1)at
f t at e-
=-+的拉氏变换
>> syms s t a;
>> ft=1-(1+a*t)*exp(-a*t);
>> st=laplace(ft,s,t)
st =
(1-(1+a*t)*exp(-a*t))/t
反馈系统结构图
2、编写程序用MATLAB 求22
52()(2)(22)
s s F s s s s ++=+++的拉氏反变换
>> syms t s;
>> fs=(s^2+5*s+2)/(s+2)/(s^2+2*s+2); >> ft=ilaplace(fs,s,t) ft =
3*exp(-t)*cos(t)-2*exp(-2*t) 3、某系统的传递函数为1
34223523423+++++++=s s s s s s s G ，使用MATLAB 表示该传递函数
>> num=[1 5 3 2]; >> den=[1 2 4 3 1]; >> g=tf(num,den)
Transfer function: s^3 + 5 s^2 + 3 s + 2 ----------------------------- s^4 + 2 s^3 + 4 s^2 + 3 s + 1 4、已知系统121()21
G s s s =
++，21
1
G s =
+，用MATLAB 求两系统构成的串联、并联、负反馈(G 2为反馈通道传递函数)系统的传递函数 串联：
>> g1=tf(1,[1,2,1]); >> g2=tf(1,[1,1]); >> G=series(g1,g2)
Transfer function: 1
--------------------- s^3 + 3 s^2 + 3 s + 1 并联：
>> g1=tf(1,[1,2,1]); >> g2=tf(1,[1,1]); >> g=parallel(g1,g2)
Transfer function: s^2 + 3 s + 2
---------------------
s^3 + 3 s^2 + 3 s + 1
负反馈：
>> g1=tf(1,[1,2,1]);
>> g2=tf(1,[1,1]);
>> g=feedback(g1,g2)
Transfer function:
s + 1
---------------------
s^3 + 3 s^2 + 3 s + 2
四、实验总结
1、编写程序时出现编写错误，例如在第一个实验中，变量t,s的具体意义不明确，所以多次程序运算没有结果。
2、对各种函数的调用运用比较生疏，不能正确的将问题运算出来。
3、对软件Matlab的应用不熟练，作图时有时会找不到所用到的元器件。