自动控制原理实验教学大纲

《自动控制原理》实验教学大纲

（规范）

武汉工程大学电气信息学院

《自动控制原理》实验教学大纲

实验课程类别：课程内实验。

实验课程性质：必修。

适用专业、年级：自动化及设有该课程的本科专业；三年级使用。

开课院、系：电气信息学院自动化系。

实验指导书：参考原化工部高教司统编《自动控制原理实验指导书》编写。

编写依据：参考原化工部高教司统编《自动控制原理实验教学大纲》编写。

修订时间：2005年9月。

实验课内容：

一、实验项目一：典型环节的模拟研究（2学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在电子模拟计算机上搭接好典型环节实验系统或在计算机上接好典型环节实验电路图；输入阶跃信号；记录环节的响应曲线；观测参数变化对典型环节阶跃响应曲线的影响。

2、实验目的：

使学生了解并掌握电子模拟系统的使用方法，掌握典型环节模拟电路的构成；熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线；了解参数变化对典型环节动态特性的影响；写出实验报告。

3、分组情况：

如在电子模拟计算机上实验二人一组；如在计算机上一人一组。

二、实验项目二：典型系统瞬态响应和稳定性（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在电子模拟计算机上搭接好各典型环节实验系统或在计算机上接好典型环节实验电路图；输入阶跃信号；记录环节的响应曲线；读出二阶系统的阶跃瞬态和稳态性能指标；观测增益对三阶系统稳定性的影响。

2、实验目的：

学习瞬态和稳态性能指标的测试技能；了解系统参数的变化对系统瞬态性能及稳定性的影响；写出实验报告。

3、分组情况：

如在电子模拟计算机上实验二人一组；如在计算机上一人一组。

三、实验项目三：根轨迹的绘制（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在计算机上输入开环系统的数学模型，画出系统的根轨迹；分析系统的性能；并与根据理论画出的根轨迹进行比较；写出实验报告。

2、实验目的：

使学生掌握系统根轨迹的绘制方法；并能运用根轨迹分析系统的性能。

3、分组情况：

在计算机上一人一组。

四、实验项目四：控制系统的频率特性（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在电子模拟计算机上搭接好实验系统或在计算机接好实验系统电路图；信号发生器输出的可调频率正弦信号接入系统的输入端；通过频率特性仪或计算机上的频率特性曲线读出系统在各频率上输出幅值和相角；写出实验报告。

2、实验目的：

学习测量系统（环节）频率特性曲线的方法和技能；掌握根据频率特性的实验曲线求取传递函数的方法。

3、分组情况：

如在电子模拟计算机上实验二人一组；如在计算机上一人一组。

五、实验项目五：系统校正（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在电子模拟计算机上搭接好各实验系统或在计算机接好实验系统电路图；输入阶跃信号；记录系统的响应曲线；观测记录未校正系统的稳定性及瞬态性能；观测记录校正后系统的稳定性及瞬态性能。

2、实验目的：

了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响；验证设计的校正装置是否满足系统性能要求；写出实验报告。

3、分组情况：

如在电子模拟计算机上实验二人一组；如在计算机上一人一组。

六、实验项目六：典型非线性环节（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在电子模拟计算机上搭接好非线性环节的实验系统或在计算机上接好非线性环节的实验系统电路图；输入阶跃信号；观测记录各非线性环节及其参数变化后的静态特性曲线。

2、实验目的：

学习非线性环节的模拟方法，培养学生实验研究技能。了解和掌握继电型，饱和型，死区，间隙等典型非线性环节的模拟电路的构成，观测各环节的静态特性。写出实验报告。

3、分组情况：

如在电子模拟计算机上实验二人一组；如在计算机上一人一组。

七、实验项目七：非线性系统（1学时）

（一）、实验类型：验证性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在计算机上接好非线性系统实验电路图；画出相轨迹；根据相轨迹分析非线性系统的性能即稳定性、稳态误差和是否存在极限环；写出实验报告。

2、实验目的：

培养学生模拟研究非线性系统的技能；学习用相平面法分析非线性系统。

3、分组情况：

在计算机上一人一组。

八、实验项目八：高阶非线性系统（2学时）

（一）、实验类型：综合性实验。

（二）、基本要求：

1、实验原理和内容：

在计算机上接好非线性系统实验电路图；分别画出高阶非线性系统的相轨迹图和负描述函数倒幅图及G（jω）频率特性图；用相平面法和描述函数法分析高阶非线性系统的稳定性、稳态误差和极限环。写出实验报告。

2、实验目的：

学习用相平面法分析高阶非线性系统；掌握用描述函数法分析非线性系统。

3、分组情况：

在计算机上一人一组。

附：

《自动控制原理》实验教学大纲说明书

一、本实验课的目的、任务

自动控制原理实验教学在电子模拟计算和微机即数字机计算机上进行，利用电子系统与控制系统具有相同数学模型的特点，来模拟、仿真控制系统，从而验证，巩固，加深课堂讲授的基本理论，培养学生掌握各种测试仪器和测试方法，使学生养成踏实，细致，严肃，认真的科学作风。

二、本实验课的基本要求

要求学生能独立完成每个实验，能根据所学的理论解释、分析实验中的现象和结果。

三、学时分配表

实验序号 实 验 名 称学时数

实验一典型环节的模拟研究2

实验二典型系统瞬态响应和稳定性1

实验三根轨迹的绘制1

实验四控制系统的频率特性1

实验五系统校正1

实验六典型非线性环节1

实验七非线性系统1

实验八高阶非线性系统2

本课程实验总学时数为10学时。