自控实验4
自动控制原理实验报告五个实验
自动控制原理实验专业班级姓名学号实验时间：2010.10—2010.11一、实验目的和要求：通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。
能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。
通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。
二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明自动控制实验系统一套计算机（已安装虚拟测量软件---LABACT）一台椎体连接线 18根典型环节实验（一）、实验目的：1、了解相似性原理的基本概念。
2、掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。
3、掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环节的参数（K、T）。
4、学会时域法测量典型环节参数的方法。
（二）、实验内容：1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
2、在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出之间的时域数学关系。
3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。
（三）、实验要求：1、仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使用说明书。
2、做好预习，根据实验内容中的原理图及相应参数，写出其传递函数的表达式，并计算各典型环节的时域输出响应和相应参数（K、T）。
3、分别画出各典型环节的理论波形。
5、输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数。
（四）、实验原理实验原理及实验设计：1．比例环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时域输出响应：2．惯性环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：3．积分环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：时常数：时域输出响应：4．比例积分环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：5．比例微分环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：6．比例积分微分环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：比例系数：时常数：时域输出响应：(五)、实验方法与步骤2、测量输入和输出波形图。
自控实验心得体会总结(实用13篇)
自控实验心得体会总结(实用13篇)心得体会是我们成长过程中的宝贵财富，通过总结可以更好地积累经验。
写心得体会时，要注意用准确、简洁的语言表达自己的思想和观点。
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自控实验心得体会总结篇一自控实验是一种有意识地控制自己的行为、情绪和欲望，以达到目标的实践过程。
这个实验在我生活中的方方面面都起到了积极的作用。
通过对自控实验的参与，我领悟到了自我管理的重要性，学会了如何控制自己的情绪和欲望，并深刻体会到自控对于实现自己的目标和梦想的重要性。
第一段：自我管理的重要性。
参加自控实验之前，我常常由于毫无自制力而无法控制自己，让自己的行为和情绪处于不受控制的状态。
然而，通过这个实验，我开始明白了自我管理的重要性。
只有掌控好自己的行为和情绪，我们才能更好地适应社会环境，更好地与人相处。
自我管理不仅能够提高我们的自尊心和自信心，还能够使我们在面对困难和挑战时能够保持冷静和镇定，找到解决问题的方法，从而取得更好的成绩。
第二段：控制情绪和欲望。
自控实验还帮助我学会了如何控制自己的情绪和欲望。
在现代社会中，我们很容易受到各种诱惑和负面情绪的影响，导致自己的行为不稳定和欲望无度。
然而，通过自控实验，我明白了情绪和欲望是可以被控制和管理的。
我学会了通过深呼吸和放松练习来控制情绪，通过设定目标和制定计划来抑制自己的欲望。
这些技巧和方法为我在社交场合和工作中更好地与他人相处提供了帮助。
第三段：坚持自控的重要性。
在自控实验中，我深刻体会到了坚持自控的重要性。
自控是一个长期的过程，需要我们付出持续的努力和坚持不懈的精神。
在实验的过程中，我不断地面临着各种诱惑和挑战，但是只有坚持下去，我才能够真正掌控自己的行为和情绪，真正实现自己的目标和梦想。
坚持自控不仅能够提高我们的自制力和纪律性，还能够培养我们的毅力和耐心，使我们能够在面对困境和挫折时保持乐观和坚定的信念。
第四段：实现目标和梦想。
自控实验报告实验四
实验四 线性系统的频域分析一、实验目的1．掌握用MATLAB 语句绘制各种频域曲线。
2．掌握控制系统的频域分析方法。
二、实验内容1．典型二阶系统2222)(nn ns s s G ωζωω++= 绘制出6=n ω，1.0=ζ，0.3，0.5，0.8，2的bode 图，记录并分析ζ对系统bode 图的影响。
2．系统的开环传递函数为)5)(15(10)(2+-=s s s s G)106)(15()1(8)(22++++=s s s s s s G)11.0)(105.0)(102.0()13/(4)(++++=s s s s s s G绘制系统的Nyquist 曲线、Bode 图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。
3．已知系统的开环传递函数为)11.0(1)(2++=s s s s G 。
求系统的开环截止频率、穿越频率、幅值裕度和相位裕度。
应用频率稳定判据判定系统的稳定性。
三、实验报告 1．典型二阶系统2222)(nn ns s s G ωζωω++= 绘制出6=n ω，1.0=ζ，0.3，0.5，0.8，2的bode 图，记录并分析ζ对系统bode图的影响。
程序：>> num=[0 0 0 36]; den=[0 1 1.2 36];w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) gridholdnum=[0 0 0 36];den=[0 1 3.6 36];w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) gridnum=[0 0 0 36];den=[0 1 6 36];w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) gridnum=[0 0 0 36];den=[0 1 9.6 36];w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) gridnum=[0 0 0 36];den=[0 1 24 36];w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) gridCurrent plot held >> holdCurrent plot released >> gtext('ζ=0.1')>> gtext('ζ=0.3')>> gtext('ζ=0.5')>> gtext('ζ=0.8')>> gtext('ζ=2')图形2-（1）)5)(15(10)(2+-=s s s s G Nyquist 图 程序： num=[10];den=[5 24 -5 0 0];[z,p,k]=tf2zp(num,den); nyquist(num,den)Bode图程序：num=[0 0 0 10];den=[5 24 -5 0 0];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)grid单位阶跃响应G=tf([10],[5,24,-5,0,0]); G_c=feedback(G,1);step(G_c)2-（2）)106)(15()1(8)(22++++=s s s s s s GNyquist 图 程序： num=[8 8];den=[1 21 90 150 0 0]; [z,p,k]=tf2zp(num,den); nyquist(num,den)Bode图程序：num=[0 0 0 0 8 8]; den=[1 21 90 150 0 0]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w)grid单位阶跃响应G=tf([8 8],[1 21 90 150 0 0]); G_c=feedback(G,1);step(G_c)2-（3）)11.0)(105.0)(102.0()13/(4)(++++=s s s s s s GNyquist 图 程序： num=[4/3 4];den=[0.0001 0.008 0.17 1 0 ]; [z,p,k]=tf2zp(num,den); nyquist(num,den)Bode图程序：num=[4/3 4];den=[0.0001 0.008 0.17 1 0 ]; w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)grid单位阶跃响应G=tf([4/3 4],[0.0001 0.008 0.17 1 0]); G_c=feedback(G,1);step(G_c)3、)11.0(1)(2++=s s s s G num=[1,1]; den=[0.1 1 0 0]; margin(num,den);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den)gm =pm =44.4594wcg =wcp =1.2647Bode 如图所示：四、心得体会。
自控实验结果
实验一：典型环节的模拟研究分析：输出响应为Uo(t)=K (t≥0) 实验时K=2，所以波形为Uo(t)=2实验得到输出波形如下：U o(t)=4分析：输出响应为U o (t)=T D δ(t)+K P +t T 11式中δ(t)为单位脉冲函数。
实验时K P =2，T1=0.5，T D =2 所以波形U o (t)=2δ(t)+2+2t 。
实验二 动态系统的时域分析步骤：110/21T K T =ξ （2-4）（1） 当0<ξ<1。
即欠阻尼情况时:示波器波形如图：理论上：0111//1T T K T K T n ===ω =15.8 110/21T K T =ξ=0.6 峰值时间 =p t π/21ξωπω-=n d =0.26 s超调量21/ξξπ--=eM P =0.09调节时间ns t ξω1==0.1 s（2） 当1=ξ，即临界阻尼情况时： 波形图如下:输出响应C （t ）为 )1(1)(t et C n tn ωω+-=- （t ≥0）调节时间t s 可由下式求得 C(ts)=98.0)1(1=+--s n t t esn ωω(3)当ξ>1,即过阻尼情况时: 波形图：C （t ）=1+⎪⎪⎭⎫⎝⎛----2122112s e s e t s t s nξω （t ≥0） 式中 n S ωξξ)1(21-+=, n S ωξξ)1(22--=当ξ远大于1时，可忽略-S 1的影响，则S(T1S+1)(T2S+1)+K=0展开得到T1T23S+(T1+T2)2S+S+K=0 (2-17) 将式（2-16）代入式（2-17）得到0.0513S+0.612S+S+K=0或3S+11.962S+19.6S+19.6K=0 (2-18) 用劳斯判据求出系统稳定、临界稳定和不稳定时的开环增益3S 1 19.62S 11.96 19.6K1S96.116. 196.1996.11K-⨯S 19.6K由 11.96x19.6-19.6K>019.6K>0得到系统稳定范围： 0<K<11.96 (2-19) 由 11.96x19.6-19.6K=0得到系统临界稳定时： K=11.96 （2-20）由 11.96x19.6-19.6K<0得到系统不稳定范围： K>11.96 (2-21) （1）系统稳定： K=K1K2/T0 =5输出波形：（2）系统临界稳定：K=K1K2/T0 =11.96 输出波形：（3）系统不稳定：K=K1K2/T0 =20输出波形：实验三动态系统的数值模拟(书P184 T4-24)步骤：(1)绘制K1变化时的根轨迹图，系统稳定的K1的范围：利用MATLA软件输入程序如下：G=zpk([-0.5 -1],[0 -0.05 -0.1 -2],1)Zero/pole/gain:(s+0.5) (s+1)------------------------s (s+0.05) (s+0.1) (s+2)>> rlocus(G)得到根轨迹图：由图知：Gain≧1.42时系统稳定。
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。
自控原理实验4(DOC)
实验四 线性定常系统的稳态误差一、实验目的1. 通过本实验，理解系统的跟踪误差与其结构、参数与输入信号的形式、幅值大小之间的关系；2. 研究系统的开环增益K 对稳态误差的影响。
二、实验内容1. 观测0型二阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应，并实测它们的稳态误差；2. 观测I 型二阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应，并实测它们的稳态误差；3. 观测II 型二阶系统的单位斜坡响应和单位抛物坡，并实测它们的稳态误差。
三、实验原理通常控制系统的方框图如图4-1所示。
其中G(S)为系统前向通道的传递函数，H(S)为其反馈通道的传递函数。
图4-1 一般控制系统方框图由图4-1求得)()()(11)(S R S H S G S E +=（1）由上式可知，系统的误差E(S)不仅与其结构和参数有关，而且也与输入信号R(S)的形式和大小有关。
如果系统稳定，且误差的终值存在，则可用下列的终值定理求取系统的稳态误差：)(lim 0S SE e s ss →=（2）本实验就是研究系统的稳态误差与上述因素间的关系。
下面叙述0型、I 型、II 型系统对三种不同输入信号所产生的稳态误差ss e 。
1．0型二阶系统设0型二阶系统的方框图如图4-2所示。
根据式（2），可以计算出该系统对阶跃和斜坡输入时的稳态误差：图4-2 0型二阶系统的方框1）单位阶跃输入（sS R 1)(=） 3112)1.01)(2.01()1.01)(2.01(lim 0=⨯+++++⨯=→S S S S S S e S ss2）单位斜坡输入（21)(s S R =）∞=⨯+++++⨯=→2012)1.01)(2.01()1.01)(2.01(lim SS S S S S e S ss上述结果表明0型系统只能跟踪阶跃输入，但有稳态误差存在，其计算公式为：Pss K R e +=10其中)()(lim 0S S H S G K p →≅，R 0为阶跃信号的幅值。
自控原理实验报告
自控原理实验报告自控原理实验报告引言：自控原理是现代控制工程的基础理论之一，它研究的是如何通过控制器对系统进行调节，使得系统能够在给定的条件下稳定运行。
本实验旨在通过实际操作，验证自控原理的有效性，并探究其在工程领域的应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建一个简单的自控系统，观察和分析系统的动态响应，并根据实验结果验证自控原理的有效性。
同时，通过实际操作，掌握自控系统的调节方法和技巧。
二、实验装置和原理本实验所使用的装置主要包括一个控制器、一个传感器和一个执行器。
控制器负责接收传感器采集到的数据，并根据预设的控制算法计算出控制信号，然后将控制信号发送给执行器，从而调节系统的输出。
传感器用于采集系统的实时数据，执行器则根据控制信号调节系统的输出。
三、实验步骤1. 首先，将传感器与控制器连接，并将控制器与执行器连接。
2. 打开控制器，设置控制算法和控制参数。
3. 对系统进行初始状态调整，使其达到稳定状态。
4. 改变系统的输入，观察系统的动态响应。
5. 根据观察到的动态响应，调整控制参数，使系统的输出达到预期要求。
6. 重复步骤4和步骤5，直到系统的输出稳定在预期范围内。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们观察到系统的输出随着输入的改变而发生变化。
通过调整控制参数，我们成功地将系统的输出稳定在预期范围内。
这表明自控原理在控制系统中具有重要的应用价值。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了自控原理的基本概念和应用方法。
通过实际操作，我们掌握了自控系统的调节技巧，并验证了自控原理的有效性。
自控原理在工程领域具有广泛的应用，可以用于控制各种系统的稳定性和性能。
在今后的学习和工作中，我们将继续深入研究自控原理，并将其应用于实际工程中。
六、参考文献[1] 李晓明. 自控原理及其应用[M]. 电子工业出版社, 2010.[2] 王志勇. 自控原理与控制工程实践[M]. 机械工业出版社, 2015.结语：通过本次实验，我们对自控原理有了更深入的了解，并学会了如何应用自控原理进行系统控制。
北航自控实验报告
北航自控实验报告北航自控实验报告自控是自动控制的简称，是一门涉及控制理论和控制工程的学科。
在工程领域中，自控技术的应用非常广泛，可以用于飞行器、机械设备、电力系统等各个领域。
为了更好地理解和应用自控技术，我参与了北航自控实验。
实验一：PID控制器的设计与调试PID控制器是自控领域中最常用的一种控制器，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制环节组成。
在这个实验中，我们需要设计和调试一个PID控制器，以实现对一个电机转速的控制。
首先，我们在实验室里搭建了一个小型的电机转速控制系统。
通过连接电机和传感器，我们可以测量电机的转速，并将其反馈给控制器。
接下来，我们使用Matlab/Simulink软件进行PID控制器的设计。
通过调整PID控制器的参数，我们可以实现对电机转速的精确控制。
在调试过程中，我们遇到了一些挑战。
初始时，电机的转速波动较大，无法稳定在我们期望的值。
通过分析，我们发现PID控制器的参数需要进行适当的调整。
通过多次试验和参数调整，我们最终成功实现了对电机转速的稳定控制。
实验二：状态空间控制系统的建模与分析状态空间方法是一种用于描述和分析控制系统的数学工具。
在这个实验中，我们需要建立一个状态空间控制系统的数学模型，并进行分析。
我们选择了一个简单的倒立摆系统作为研究对象。
通过将系统分解为多个状态变量，并建立它们之间的动态方程，我们得到了一个状态空间模型。
接下来，我们使用Matlab软件进行模型的仿真和分析。
在仿真过程中，我们改变了系统的初始条件和外部扰动，观察了系统的响应。
通过分析仿真结果，我们可以得出一些结论。
例如，当初始角度较大时，系统的稳定性会受到影响；当外部扰动较大时，系统的响应会变得不稳定。
这些结论对于设计和优化控制系统非常有价值。
实验三：模糊控制系统的设计与实现模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它可以处理那些难以用精确数学模型描述的系统。
在这个实验中，我们需要设计和实现一个模糊控制系统，以实现对一个小型车辆的路径跟踪。
自动控制原理实验
目录目录 (1)实验一基本绘图 (2)一、实验目的 (2)二、实验内容 (2)实验二模型建立 (9)一、实验目的 (9)二、实验内容 (9)实验三稳定性分析 (15)一、实验目的 (15)二、实验内容 (15)实验四响应曲线 (21)一、实验目的 (21)二、实验内容 (21)实验五根轨迹 (24)一、实验目的 (24)二、实验内容 (24)实验六控制系统的频域分析 (32)一、实验目的 (32)二、基础知识及MATLAB函数 (32)三、实验内容 (32)实验一基本绘图一、实验目的1.学习了解MATLAB语言环境；2.练习MATLAB命令的基本操作；3.学习MATLAB的基本矩阵运算；4.学习MATLAB的各种二维绘图；5.学习MATLAB的三维绘图。
二、实验内容2.1基本二维绘图（1）向量绘图x=0:2*pi/100:2*pi;y1=sin(2*x);y2=cos(2*x);plot(x,y1);plot(x,y2);%保持作图plot(x,y1);hold on;plot(x,y2);hold off;%设定颜色与线型plot(x,y1,':',x,y2,'ro');%多窗口绘图figure(1);plot(x,y1);figure(2);plot(x,y2);%子图绘图subplot(221);plot(x,y1);subplot(222);plot(x,y2)subplot(223);plot(x,y1,x,y1+y2)subplot(224);plot(x,y2,x,y1-y2)2.2多种二维绘图（1）半对数绘图（频率特性绘图）w=logspace(-1,1);%横坐标对数分度g=20*log10(1./(1+2*w*i));%幅值纵坐标取分贝p=angle(1./(1+2*w*i))*180/pi;%相角纵坐标取度subplot(211);semilogx(w,g);grid;%幅频特性子图，半对数绘图，加网线subplot(212);semilogx(w,p);grid;%相频特性子图，半对数绘图，加网线（2）极坐标绘图t=0:2*pi/180:2*pi;mo=cos(2*t);polar(t,mo);（3）直方图绘图t=0:2*pi/8:2*pi;y=sin(t);bar(t,y);（四）离散棒图t=0:2*pi/8:2*pi;y=sin(t);stem(t,y);（五）阶梯图t=0:2*pi/8:2*pi;y=sin(t);stairs(t,y);2.3图形注释fplot('[sin(t),cos(t)]',[0,5]);title('曲线')xlabel('时间t');ylabel('幅值y');gtext('正弦函数');gtext('余项函数');grid2.4三维绘图（1）三维线图t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t);comet3(sin(t),cos(t),t);（2）单变量高度网线图Z2=[1 1;1 -1];Z4=[Z2 Z2;Z2 -Z2];Z8=[Z4 Z4;Z4 -Z4];mesh(Z8)（3）变量马鞍面网线图x=-4:0.5:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=X.^2-Y.^2;mesh(X,Y,Z)（四）圆锥面网线图t1=0:0.1:0.9;t2=0:0.1:2;r=[t1,-t2+2];[x,y,z]=cylinder(r,40); mesh(x,y,z)实验二模型建立一、实验目的1.学习在MATLAB命令窗口建立系统模型的方法；2.学习如何在两种模型之间相互转换；3.学习如何用SIMULINK仿真工具建模。
自动控制原理实验报告
一、实验目的1. 理解自动控制原理的基本概念，掌握自动控制系统的组成和基本工作原理。
2. 熟悉自动控制实验设备，学会使用相关仪器进行实验操作。
3. 通过实验验证自动控制理论在实际系统中的应用，加深对理论知识的理解。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态过程及其控制规律的科学。
实验主要验证以下原理：1. 线性时不变系统：系统在任意时刻的输入与输出之间关系可用线性方程表示，且系统参数不随时间变化。
2. 稳定性：系统在受到扰动后，能够逐渐恢复到稳定状态。
3. 控制器设计：通过控制器的设计，使系统满足预定的性能指标。
三、实验设备1. 自动控制实验台2. 计算机及控制软件3. 测量仪器（如示波器、信号发生器、数据采集器等）四、实验内容1. 线性时不变系统阶跃响应实验2. 线性时不变系统频率响应实验3. 控制器设计实验五、实验步骤1. 线性时不变系统阶跃响应实验（1）搭建实验电路，连接好相关仪器；（2）设置输入信号为阶跃信号，观察并记录输出信号；（3）分析阶跃响应曲线，计算系统动态性能指标。
2. 线性时不变系统频率响应实验（1）搭建实验电路，连接好相关仪器；（2）设置输入信号为正弦信号，改变频率，观察并记录输出信号；（3）分析频率响应曲线，计算系统频率特性指标。
3. 控制器设计实验（1）根据系统性能指标，选择合适的控制器类型；（2）搭建实验电路，连接好相关仪器；（3）调整控制器参数，观察并记录输出信号；（4）分析控制器效果，验证系统性能指标。
六、实验结果与分析1. 线性时不变系统阶跃响应实验（1）实验结果：绘制阶跃响应曲线，计算系统动态性能指标；（2）分析：与理论值进行对比，验证系统动态性能。
2. 线性时不变系统频率响应实验（1）实验结果：绘制频率响应曲线，计算系统频率特性指标；（2）分析：与理论值进行对比，验证系统频率特性。
3. 控制器设计实验（1）实验结果：调整控制器参数，观察并记录输出信号；（2）分析：验证系统性能指标，评估控制器效果。
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。
自动控制第四次实验报告
装订线实验报告实验名称：采样系统的稳定性分析电气工程及其自班1102班系电气工程系专业动化姓名张婷学号0909110526 授课老师韩华预定时间2013、6、7 实验时间2013、6、7 实验台号30 LF398 采样－保持器功能的原理方块图装订线连续信号x(t) 经采样器采样后变为离散信号x*(t)，香农 (Shannon) 采样定理指出，散闭环采样控制系统(2)模拟电路图订线订线装订线方波周期T=100S线方波周期T=180S方波周期T=200S线线线装 订 线连续信号频谱)(ωj E 与采样信号频谱)(ωj E *(h s ωω2>)的频谱|)(|*ωj E ，是连续信号频谱)(ωj E 以采样角频率s ω为周期的无穷多个频谱的所示。
其中，0=n 的频谱称为采样频谱的主分量，如曲线1所示，它与连续频谱装订线图6-8 理想低通滤波器的频率特性6-9 连续信号频谱)(ωj E 与采样信号频谱)(*ωj E (2s h ωω<)的比较香农采样定理装订线图6-10 零阶保持器的脉冲响应图6-11 零阶保持器的频率特性装订线 图6-12 零阶保持器的输出特性零阶保持器使采样信号)(*t e 变成阶梯信号)(t e h 。
如果把阶梯信号)(t e h 的中点连接起来，如图中点划线所示，则可以得到与连续信号)(t e 形状一致但在时间上落后2T 的响应当于给系统增加了一个延迟时间为2T 的延迟环节，使系统总的相角滞后增大，对系统的稳定性不利，这与前面零阶保持器相频分析结果是一致的。
、采样周期对系统稳定性的影响, 极点P ,转换为，可是没有简单的转换式仲连续系统的零点进。
自动控制实验报告
一典型系统的时域响应和稳定性分析一、实验目的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、实验原理及内容1．典型的二阶系统稳定性分析(1) 结构框图：见图1图1(2) 对应的模拟电路图图2(3) 理论分析导出系统开环传递函数，开环增益。
系统开环传递函数为：G(S) = =开环增益为：K=K1/K0(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2)，s 1T 0=， s T 2.01=，R200K 1= R200K =⇒系统闭环传递函数为：KS S KS S S W n n n 5552)(2222++=++=ωζωω 其中自然振荡角频率：R1010T K 1n ==ω；阻尼比：40R1025n =ω=ζ2．典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图图3(2) 模拟电路图图4(3) 理论分析系统的开环传函为:)1S 5.0)(1S 1.0(S R 500)S (H )S (G ++=(其中R 500K =)，系统的特征方程为:0K 20S 20S 12S 0)S (H )S (G 123=+++⇒=+。
(4) 实验内容从Routh 判据出发，为了保证系统稳定，K 和R 如何取值，可使系统稳定，系统临界稳定，系统不稳定三、 实验现象分析1．典型二阶系统瞬态性能指标表1其中21e Mp ζ-ζπ-=，2np 1t ζ-ωπ=，n s 4t ζω=，21p e 1)t (C ζ-ζπ-+=2．典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况由Routh判据得：S3 1 20S212 20KS10S020K 0要使系统稳定则第一列应均为正数，所以得得0<K<12即R>41.7KΩ时，系统稳定K=12 即R=41.7KΩ时，系统临界稳定K>12即R<41.7KΩ时，系统不稳定二线性系统的根轨迹分析1.绘制图3系统的根轨迹由开环传递函数分母多项式得最高次为3，所以根轨迹条数为3。
自控第四次实验报告
哈工大自动控制原理实验报告姓名： XXX学号： XXXXXXXXXX班级： XXXXXXXX课程名称：自动控制理论实验日期： 2014.XX.XX实验成绩：总成绩：实验三 采用PI 的串联校正一、实验目的：1、了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响。
2、验证频率法校正是否满足性能要求。
二、实验要求：1、观测未校正系统的稳定性及瞬态响应。
2、观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。
三、实验仪器设备1、TDN-AC/ACS 教学实验系统 一套2、万用表 一块四、实验原理、内容及步骤1、原系统的原理方块图未校正系统的方框图如图3—1所示图3—1未校正系统的方框图要求设计PI 串联校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型II 型并使系统满足下列指标：%25≤p MS t s 84.0≤校正网络的传递函数为：CS R CS R s G c 011)(+=校正后的方块图如图3—2所示图3—2 校正后的方块图2、系统校正前后的模拟电路图图3—3系统校正前的模拟电路图图3—4系统校正后的模拟电路图3、实验内容及步骤（1）测量未校正系统的性能指标。
准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1 SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(t)接至示波器。
步骤：按图3—3接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，记录曲线及参数。
未校正：MP=34.68%>25%, ts=0.5156<0.84S 不满足指标。
未校正系统分析：开环传函()50(0.061)S D S S =+,特征方程为：250250033S S ++=∴503ω=, 503ξ=, ∴ 2exp()38.78%1P M ξπξ=-=-（2） 测量校正系统的性能指标分析：要求设计PI 串联校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型二型并使系统满足下列指标：pM <=25%S T <=0.84S校正网络的传递函数为：C G （s ）=CS R CS R 011+ 为比例积分环节 K=23R R 为比例放大环节设计校正装置参数由超调量和调整时间的公式Mp=exp(-21ξπ-ξ)100%<=25%得阻尼系数ξ=0.4,带入Ts=3n ξω<=0.84，得剪切频率为ωc=7.87，而ωc 两侧与高频和低频的交接频率ω1和ω2必与ωc 有一定的距离，为保证要求的相角裕度，ω1＝7.875＝1.57，ω2＝7.87*2＝15.68则期望的传函为Gc=212.35(0.641)(0.061)s s s ++ 由C G （s ）=)106.0(50+S S ，C G （s ）=CS R CS R 011+ ，K=23R R可得R1=92.7Ω，C=6.47uF,32R R =0.2,取R3=50k Ω,R2=250k Ω准备：通过实际实验，根据理论计算，设计校正装置参数（实验时与理论计算有一定偏差）R1= 94.7K Ω C =6.7F μR2 = 250 K Ω R3=50 K Ω步骤：按图3—4接线，加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp 和调节时间Ts ，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线、参数值并适当调节参数值。
自动控制原理MATLAB仿真实验指导书(4个实验)
自动控制原理MATLAB仿真实验实验指导书电子信息工程教研室实验一典型环节的MA TLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MA TLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。
图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
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北京联合大学
实验报告
课程（项目）名称：实验四线性系统的校正
学院：自动化专业：电气工程与自动化
班级：电气1101B 学号： 2011100334116 姓名：蔡万良成绩：
2013年12月2日
实验四 线性系统的校正
线性控制系统的校正与状态反馈就是在被控对象已确定，在给定性能指标的前提下，要求设计者选择控制器（校正网络）的结构和参数，使控制器和被控对象组成一个性能满足指标要求的系统。
频域法校正主要是通过对被控对象的开环对数幅频特性和相频特性（波德图）观察和分析实现的。
一．实验目的
1．了解和掌握超前校正的原理。
2．了解和掌握利用开环的对数幅频特性和相频特性完成超前校正网络的参数的计算。
3．掌握在被控系统中如何串入超前校正网络，构建一个性能满足指标要求的新系统的方法。
二．实验内容及步骤
1．观测校正前时域特性曲线，並测量校正前系统的超调量Mp 、峰值时间t P 。
2．观测被控系统的开环对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ωϕ，幅值穿越频率ωc ，相位裕度γ，按“校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统。
3．观测校正后的时域特性曲线，並测量校正后系统的超调量Mp 、峰值时间t P 。
4．观测校正后系统的频率特性，观测校正后幅值穿越频率ωc ′、相位裕度γ′。
注：在进行本实验前应熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。
1）。
未校正系统的时域特性的测试
未校正系统模拟电路图见图4-1。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT 输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性。
图4-1 未校正系统模拟电路图
实验步骤： 注：‘S ST’ 用“短路套”短接！
（1）构造模拟电路：按图4-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
（2）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 函数发生器（B5）单元的量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。
（3）运行、观察、记录：
① 运行LABACT 程序，在界面自动控制菜单下的“线性系统的校正和状态反馈”实验项目，选中“线性系统的校正”项，弹出线性系统的校正的界面，点击开始，用虚拟示波器CH1观察系统输出信号。
② 观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性，等待一个完整的波形出来后，点击停止，然后移动游标测量其超调量、峰值时间及调节时间。
在未校正系统的时域特性特性曲线上可测得时域特性：
表4-1 未校正系统的时域特性
MP=∆v/2.5*100%=1.641/2.5*100%=65.64%
Tp=0.32s
2）．未校正系统的频域特性的测试
本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，实验开始后，将按‘频率特性扫描点设置’表规定的频率值，按序自动产生多种频率信号，OUT2输出施加于被测系统的输入端r(t)，然后分别测量被测系统的输出信号的闭环对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。
未校正系统频域特性测试的模拟电路图见图4-2。
图4-2 未校正系统频域特性测试的模拟电路图
实验步骤：
（1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。
（2）构造模拟电路：按图4-2安置短路套及测孔联线表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
（3）运行、观察、记录：
将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入，运行LABACT 程序，在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择二阶系统，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，则进行频率特性测试。
在未校正系统模拟电路的相频特性曲线上可测得未校正系统频域特性：
表4-2 未校正系统频域特性
γ= 180º+φ(wc)=180º+(-160.3º)
3）．超前校正网络的设计
① 在未校正系统模拟电路的开环相频特性曲线上测得未校正系统的相位裕度γ=18.9°。
② 如果设计要求校正后系统的相位裕度γ′=52°，则网络的最大超前相位角须为：
︒=︒+︒-︒=+-=4291952'm △γγϕ，67.0Sin m =ϕ。
其中△为考虑到)'(C C ωωγ＜时，所需減的角度，一般取5°~10°。
③ 可计算出网络的参数： 567.0-10.671sin 1sin 1a m m =+=-+=ϕϕ
④ 可计算出网络的最大超前相位角m ϕ处的对数幅频值为：
7dB 10lg510lga )(L m C ===ϕ
⑤ 在系统开环幅频特性曲线上，可测得7dB )(L -=ω时的角频率m ω=14.4
rad/s ，该角频率应是网络的最大超前角频率，这亦是串联超前校正后系统的零分贝频率'c ω。
⑥ 可计算出计算串联超前校正网络参数：031.024
.214.41
a
1
T m =⨯=
=
ω，
⑦ 令 C=1u ， 计算出：R4=155K ， R5=38.7K 超前校正网络传递函数为： 0.031S
10.155S 151)S (G C ++⨯=
⑧为了补偿接入超前校正网络后，被校正系统的开环增益要下降a 倍，必须另行提高系统的开环增益增益a 倍。
因为a=5，所以校正后系统另行串入开环增益应等于5的运放A5。
4）串联超前校正后系统的时域特性的测试
串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图见图4-3。
图4-3 串联超前校正后系统时域特性测试的模拟电路图
实验步骤：注：‘S ST’ 用“短路套”短接！
（1）构造模拟电路：按图4-3安置短路套与测孔联线按下表。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
（2）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3
秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。
（3）运行、观察、记录：
运行程序同《1．未校正系统的时域特性的测试》
观察矩形波输出（OUT ）从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性，等待一个完整的波形出来后，点击停止，然后移动游标测量其超调量、峰值时间及调节时间。
在串联超前校正后的时域特性特性曲线上可测得时域特性：
表4-3校正后系统的时域特性
MP=∆v/2.5*100%=0.547/2.5*100%=21.88% Tp=0.2s
5）串联超前校正后系统的频域特性的测试
图4-4 串联超前校正后系统频域特性测试的模拟电路图
串联超前校正后系统的传递函数为：0.3S)0.2S(130
031S .01155S .0151)S (G +⨯
++⨯= 实验步骤：
（1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。
（2）构造模拟电路：按图4-4安置短路套与测孔联线表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线
图4-5 校正网络（部分）连线示意图
（3）运行、观察、记录：
运行程序同《2．未校正系统的频域特性的测试》。
在串联超前校正后的相频特性曲线上可测得串联超前校正后系统的频域特性：
表4-4校正后系统频域特性
γ
=
180º+φ(wc)=180º+(-125.2º)=54.8
测试结果表明符合设计要求。
1．注：做完该实验请将A10单元的短路套拔掉放置在短路套闲置区，否则可能
会影响矩形波输出！。