北京交通大学自控实验报告完整版-电气工程学院
自动控制实验报告1
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y自动控制理论实验报告实验一典型环节的时域响应院系：电气学院班级：0806152学号：1080610402姓名：吴学金哈尔滨工业大学实验一 典型环节的时域响应一、 实验目的1．掌握典型环节模拟电路的构成方法，传递函数及输出时域函数的表达式。
2．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
3．了解各项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+教学实验系统一套。
三、 实验步骤1、按图1-2比例环节的模拟电路图将线接好。
检查无误后开启设备电源。
注：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100k 电阻。
不需再接。
2、将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”接好。
将信号形式开关设为“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。
3、将方波信号加至比例环节的输入端R(t)， 用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入R(t)端和输出C(t)端。
记录实验波形及结果。
4、用同样的方法分别得出积分环节、比例积分环节、惯性环节对阶跃信号的实际响应曲线。
5、再将各环节实验数据改为如下：比例环节：；，k R k R 20020010== 积分环节：；，u C k R 22000==比例环节：；，，u C k R k R 220010010=== 惯性环节：。
，u C k R R 220010=== 用同样的步骤方法重复一遍。
四、 实验原理、内容、记录曲线及分析下面列出了各典型环节的结构框图、传递函数、阶跃响应、模拟电路、记录曲线及理论分析。
1．比例环节 (1) 结构框图：图1－1 比例环节的结构框图(2) 传递函数：K S R S C =)()( KR(S)C(S)(3) 阶跃响应：C(t = K ( t ≥0 ) 其中K = R 1 / R 0 (4) 模拟电路：图1－2 比例环节的模拟电路图(5)记录曲线：(6)k R k R 20020010==，时的记录曲线：_R0=200kR1=100k_ 10K10KC(t)反相器 比例环节 R(t)(7)曲线分析：比例放大倍数K 与1R 的阻值成正比。
现代控制理论实验报告 北京交通大学
现代控制理论第一次上机实验报告题目一已知系统的传递函数 (a) )3()1(4)(2++=s s s s G (b) 3486)(22++++=s s s s s G (c) 61161)(232+++++=z z z z z z G （1）建立系统的TF 或ZPK 模型。
（2）将给定传递函数用函数ss()转换为状态空间表达式。
再将得到的状态空间表达式用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
（3）将给定传递函数用函数jordants()转换为对角标准型或约当标准型。
再将得到的对角标准型或约当标准型用函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
（4）将给定传递函数用函数ctrlts()转换为能控标准型和能观测标准型。
再将得到的能控标准型和能观测标准型用函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
（1）（2）解：(a)num=[0 0 0 0 4];den=[1 5 7 3 0];G=tf(num,den)[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)[num1,den1]=ss2tf(A,B,C,D) %传递函数结果：Transfer function:4-------------------------s^4 + 5 s^3 + 7 s^2 + 3 sA =-5 -7 -3 01 0 0 00 1 0 00 0 1 0B =1C =0 0 0 4D =num1 =0 -0.0000 -0.0000 0.0000 4.0000den1 =1.0000 5.0000 7.0000 3.0000 0(b)num=[1 6 8];den=[1 4 3];G=tf(num,den)[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)[num1,den1]=ss2tf(A,B,C,D)结果：Transfer function:s^2 + 6 s + 8-------------s^2 + 4 s + 3A =-4 -31 0B =1C =2 5D =1num1 =1 6 8den1 =1 4 3由以上可知，(a)(b)的结果均与原函数相同。
北京交通大学现代控制理论matlab实验报告
北京交通⼤学现代控制理论matlab实验报告实验⼀利⽤MATLAB进⾏线性系统的模型转换及联结课程：现代控制理论姓名：王柬⽂学号：11212070班级：⾃动化1103指导教师：张勇标题 (1)⽬录 (2)⼀实验⽬的： (3)⼆实验原理： (3)三实验步骤： (6)四实验要求： (7)五实验内容： (8)1 (8)2 (18)3 (29)4 (36)5 (37)六实验感想： (40)⼀实验⽬的：1、学习系统状态空间模型的建⽴⽅法、了解状态空间模型与传递函数、零极点模型之间相互转换的⽅法；2、通过编程、上机调试，掌握系统状态空间模型与传递函数相互转换的⽅法。
3、通过编程、上机调试，掌握系统模型的联结⽅法。
⼆实验原理：⼀、连续系统（1）状态空间模型x Ax Buy Cx Du=+=+& （1.1）其中：nx R ∈是系统的状态向量，mu R ∈是控制输⼊，py R ∈是测量输出，A 是n n ?维状态矩阵、B 是n m ?维输⼊矩阵、C 是p n ?维输出矩阵、D 是直接转移矩阵。
在MATLAB 中，⽤（A,B,C,D ）矩阵组表⽰。
系统传递函数和状态空间模型之间的关系如式（1.2）所⽰。
1()()G s C sI A B D -=-+ （1.2）（2）传递函数模型11101110()(),()m m m m n n n n b s b s b s b num s H s m n den s a s a s a s a ----++++==≤++++L L 在MATLAB 中，直接⽤分⼦/分母的系数表⽰1010[,,,][,,,]m m n n num b b b den a a a --==L L（3）零极点增益模型1212()()()()()()()m n s z s z s z H s ks p s p s p ---=---L L在MATLAB 中，⽤[z, p, k]⽮量组表⽰，即1212[,,,];[,,,];[];m n z z z z p p p p k k ===L L ⼆、离散系统（1）传递函数模型11101110()m m m m n n n n b z b z b z b H z a z a z a z a ----++++=++++L L （2）零极点增益模型1212()()()()()()()m n z z z z z z H z kz p z p z p ---=---L L（3）状态空间模型(1)()()()()()x k Ax k Bu k y k Cx k Du k +=+=+三、三种模型间的转换表⽰状态空间模型和传递函数的MATLAB 函数。
北京交通大学数电实验报告(最终版)
中频自动增益数字电路设计实验报告学院：电子信息工程学院班级：你猜姓名：学渣2号学号：你再猜指导老师：伟大的佟老师完成时间： 2013.12.11目录一、设计要求 (3)1.1基本要求 (3)1.2发挥部分 (3)二．实验设计 (3)2.1实验一《用加法器实现2位乘法电路》 (3)2.1.1 实验原理与分析 (3)2.1.2 仿真电路与分析 (5)2.1.3数码管显示电路（以后不再重复） (5)2.2实验二《用4位加法器实现可控累加（加/减，-9到9，加数步长为3）电路》. 72.2.1实验原理与分析 (7)2.2.2仿真电路与分析 (11)2.3 《用4位移位寄存器实现可控乘/除法（2到8，乘数步长为2n）电路》 (12)2.3.1设计方案及论证 (12)2.3.3电路整体架构及仿真效果 (16)2.4《用A/DC0809和D/AC0832实现8k～10k模拟信号和8位数字信号输入，模拟信号输出的可控乘/除法电路》 (17)2.4.1 实验原理与分析 (17)2.4.2 仿真电路与分析 (20)三．实验感想 (20)四．参考文献 (20)一、设计要求1.1基本要求（1）用加法器实现2位乘法电路。
（2）用4位加法器实现可控累加（加/减，-9到9，加数步长为3）电路。
（3）用4位移位寄存器实现可控乘/除法（2到8，乘数步长为2n）电路。
1.2发挥部分（1）用A/DC0809和D/AC0832实现8k～10k模拟信号和8位数字信号输入，模拟信号输出的可控乘/除法电路。
（2）设计一个电路，输入信号50mV到5V峰峰值，1KHZ～10KHZ的正弦波信号，输出信号为3到4V的同频率，不失真的正弦波信号。
精度为8位，负载500Ω。
（3）发挥部分（2）中，若输出成为直流，电路如何更改。
二．实验设计2.1实验一《用加法器实现2位乘法电路》2.1.1 实验原理与分析在这个实验中，输入输出较为简单，因此可通过真值表，快速推倒出电路结构。
北京交通大学自动控制原理实验报告
电气工程学院自动控制原理实验报告一、典型线性环节的研究实验报告一、实验目的：① 学习典型线性环节的模拟方法；② 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。
二、实验预习：① 自行设计典型环节电路。
② 选择好必要的参数值，计算出相应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。
③典型线性环节的电路图设计如下：A 、比例环节：传递函数如下：()()k s R s C -=，则：12R R k =B 、积分环节：传递函数如下：()()Tss X s C 11-= ， 其中，C R T 1=C 、比例积分环节：传递函数如下：()()Ts Ts ks R s C 1+-= ， 其中C R T R R k 112,== D 、比例微分环节：传递函数如下：()()11++-=Ts s T k s R s C d，其中32143132,,)(,R R C R T C R R T R R R k d >>=+=+=E 、比例微分积分环节：fi i f p C CR R R R R R k ⨯+++=211，()()C R R C R R T f f i 211+++=，C R T f 2=，()()()CR R C R R R R R R RR T f ff f d 2112121+++++=F 、一阶惯性环节：1-15 惯性环节传递函数如下：()()1+-=Ts ks R s C ， 其中，122,R R k C R T == 三、实验仪器与设备：计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI 软件、万用表。
四、实验内容：(1)比例环节图中，ifR R kp =，分别求取)5.0(510,1===p f i k k R M R ；)1(,1,1===p f i k M R M R ；)2(1,500===p f i k M R k R 时的阶跃响应。
(2) 积分环节图中f i i C R T =，分别求)1(1,1s T C M R i i i ===μ)7.4(7.4,1s T C M R i i i ===μ；)0.10(10,1s T C M R i i i ===μ时的阶跃响应曲线。
北京交通大学自动控制综合实验
THJ-2型高级过程控制系统实验指导书浙江天煌科技实业有限公司前言本实验指导书是根据天煌科技实业推出的全新THJ－2型、THJ－3型高级过程控制实验装置的相关容编写的，可以满足各大高等院校所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控制》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》等课程实验的教学要求。
过程控制是生产过程自动控制的简称，这是自动化技术的一个重要组成部分。
通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期与程序进行的生产过程自动控制。
在现代工业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。
THJ－2型、THJ－3型过程控制系统是以工业现场工艺设备为背景，以现行教材的教学容为依据研发出的新一代的实验装置。
它不仅能满足本、专科工业自动化、自动控制等专业的相关课程实验教学的要求，而且也适用于研究生对课题的研究与开发。
例如，在这两套实验装置中增加了如比值控制、解耦控制和Smith预估控制等复杂控制的容。
本实验指导书共分两大部分。
第一部分是实验装置的使用说明，讲述了系统的组成、硬件的特点和技术指标、软件的使用介绍。
第二部分是实验项目部分，叙述了实验的原理、步骤与注意事项等。
通过对实验装置各个仪表的原理、工作情况与实验原理、软硬件的详细介绍，既使教师和学生对THJ-2型、THJ-3型高级过程控制实验装置有一个充分的认识，又有益于他们对工业生产现场控制系统的了解。
由于本实验指导书编写时间较为仓促，书中的缺点和错误在所难免，敬请各大专院校师生和广大读者批评指正。
目录绪论 (3)第一章 THJ-2型高级过程控制系统的概述 (5)第二章被控对象特性测试 (15)第一节单容水箱特性的测试第二节双容水箱特性的测试第三节锅炉胆特性的测试第四节电动调节阀流量特性的测试第三章单回路控制系统实验 (27)第一节单回路控制系统的实践第二节上水箱(或中水箱或下水箱)液位定值控制系统第三节双容水箱液位定值控制系统第四节三容水箱液位定值控制系统第五节锅炉胆静态水温定值控制系统第六节锅炉胆动态水温定值控制系统第七节锅炉夹套水温定值控制系统第八节电动阀支路流量的定值控制系统第九节变频调速磁力泵支路流量的定值控制系统第四章温度位式控制系统实验·············································57第一节锅炉胆水温位式控制系统第五章串级控制系统的实验 (60)第一节串级控制系统连接实践第二节水箱液位串级控制系统第三节三闭环液位控制系统第四节下水箱液位与电动调节阀支路流量的串级控制系统第五节下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制系统第六节锅炉夹套水温与锅炉胆水温的串级控制系统第七节锅炉胆水温与胆循环水流量的串级控制系统第八节盘管出水口水温与热水流量的串级控制系统第九节盘管出水口水温与锅炉胆水温的串级控制系统第六章比值控制系统实验 (89)第一节单闭环流量比值控制系统第二节双闭环流量比值控制系统第七章滞后控制系统实验 (96)第一节盘管出水口温度纯滞后控制系统第二章盘管出水口温度滞后控制系统第三节流量纯滞后控制系统第八章前馈-反馈控制系统实验 (104)第一节锅炉胆水温的前馈-反馈控制系统第二节下水箱液位的前馈-反馈控制系统第九章解耦控制系统实验 (113)第一节上水箱水温与液位的解耦控制系统第二节锅炉胆水温与锅炉夹套水温解耦控制系统绪论过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。
自动控制理论实验报告三四北交大
电气工程学院《自动控制理论》实验报告自动控制原理实验成绩评定表指导教师签字：年月日二阶系统频率响应实验报告姓名：杨立琦 学号：10291060 指导教师：杨立琦 实验台号：一、实验目的 二阶系统的频率响应① 学习频率特性的实验测试方法；② 掌握根据频率响应实验结果绘制Bode 图的方法；③ 根据实验结果所绘制的Bode 图,分析二阶系统的主要动态性能（s t %, ）。
控制系统的校正① 研究校正装置对系统动态性能指标的影响； ② 学习校正装置的设计和实现方法。
二、实验预习① 自行设计二阶系统电路；② 选择好必要的参数值，计算出相应的频率响应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。
三、实验仪器与设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI 软件、万用表四、实验内容 一、实验目的① 学习频率特性的实验测试方法；② 掌握根据频率响应实验结果绘制Bode 图的方法；③ 根据实验结果所绘制的Bode 图,分析二阶系统的主要动态性能（s t %, ）。
二、实验预习① 自行设计二阶系统电路。
② 选择好必要的参数值，计算出相应的频率响应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。
三、实验仪器与设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI 软件、万用表。
四、实验内容典型二阶系统的方框图和模拟电路图如图1-26所示。
图1-26 典型二阶系统闭环频率特性为：()()n nj j R j C ωωζωωωω21122+-=闭环传递函数为：()()2222n n n s s s R s C ωζωω++=，T n1=ω（T 是时间常数） 各运算放大器运算功能： OP1，积分，⎪⎭⎫⎝⎛=-RC T TS ,1； OP2，积分，⎪⎭⎫⎝⎛=-RC T TS ,1； OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=-310100,f R k k 。
可以得到：31010021211⨯====f n R k RCT ζω五、实验步骤① 选定R 、C 、fR 的值，使1=n ω，2.0=ζ；② 用Cae98产生t X t r ωsin )(=，使系统的稳态响应为()φω+=t C t c sin )(；③ 改变输入信号的频率，使ω的值等于或接近于0.2，0.4，0.6，0.8，0.9，1.0，1.2，1.4，1.6，2.0，3.0rad/s ，稳态时分别记录系统的响应曲线，振幅)(ωC 和相位()ωφ的数据记录于表1-2；表1-2 振幅)(ωC 和相位()ωφ的数据记录④ 根据表格所整理的数据，在半对数坐标纸上绘制bode 图，标出r r ； ⑤ 根据绘制的bode 图分析二阶系统的s t %,δ；⑥ 可能的话，改变系统的n ω或者ζ，重复上述3-5。
北交电气《自动控制理论》实验报告.
电气工程学院《自动控制理论》实验报告姓名： ****学号： ****同组人： ****指导教师： ****实验日期： ****.实验成绩评定表姓名学号实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验验收或提问记录：成绩评定依据：实验预习报告及方案设计情况（30％）：实验考勤情况（15％）：实验操作情况（30％）：实验总结报告与答辩情况（25％）：最终评定成绩：指导教师签字：年月日一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验报告姓名：学号：指导教师：实验台号：一、实验目的1. 了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2. 学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3. 学习阶跃响应的测试方法。
二、实验预习1、理论计算（1）一阶系统：系统传递函数为：φ(s)==模拟运算电路如图所示：由上图得==在实验当中始终取R2= R1，则K=1，T= R2C取不同的时间常数T分别为：0.25、0.5、1记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并纪录其过渡过程时间T s （2）二阶系统：其传递函数为：Φ(s)==令ωn =1弧度/秒，则系统结构如图所示：根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图所示： 取R 2C 1=1 ，R 3C 2 =1，则及ζ取不同的值ζ=0.25 , ζ=0.5 , ζ=1 ,观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量σ% ,计算过渡过程时间Ts2、计算机仿真分析 一阶:T 0.25 0.51 R 2/Ω 500K 500K 1M R 1/Ω 500K 500K 1M C/F0.47μ1μ 1μ Ts 理论/s （5%误差）0.75 1.53ζ 0.250.5 1.0 R 4/Ω 2M 1M 500K C 2/F 1μ1μ 1μ σ%理论44.4316.30Ts 理论/s （5% 3/ζwn ）12 6 4.7ζ=1ζ=0.5ζ=0.25三、实验仪器与设备1．HHMN-1 型电子模拟机一台。
北理自控实验报告共21页文档
控制理论基础实验姓名：班级：学号：专业：控制理论基础实验 ______________________________________________________________ 1实验一控制系统的模型建立 _____________________________________________________ 2实验二控制系统的暂态特性分析 ________________________________________________ 10实验三根轨迹分析 ____________________________________________________________ 13实验四系统的频率特性分析 ____________________________________________________ 19实验一 控制系统的模型建立一、实验目的1.掌握利用matlab 建立控制系统模型的方法2.掌握系统的各种模型表述及相互之间的转换关系3.学习和掌握系统模型连接的等效转换二、实验原理1.系统模型的matlab 综述系统的模型描述了系统的输入、输出变量以及内部各变量之间的关系，主要有系统传递函数（TF ）模型、零极点增益（ZPK ）模型和状态空间（ss ）模型传递函数①传递函数模型传递函数是描述线性定常系统输入-输出关系的一种最常用得数学模型，其表达式一般为 在matlab 中，直接使用分子分母多项式的行向量表示系统，即调用tf 函数可以建立传递函数TF 对象模型，调用格式如下：gtf=tf （num ，den ）②零极点增益模型传递函数因式分解后可以写成式中，12,,...m z z z 称为传递函数的零点，12,,...m p p p 称为传递函数的极点，k 为传递系数（系统增益）在matlab 中，直接用[z,p,k]矢量组表示系统，其中z ，p ，k 分别表示系统的零极点及其增益，即：z=[12,,...m z z z ] p=[12,,...m p p p ] k=[k]调用zpk 函数可以创建zpk 对象模型，调用格式如下：gzpk=zpk（z，p，k）pzmap（g）在复平面内绘出系统模型的零极点图③状态空间（ss）模型由状态变量描述的系统模型称为状态空间模型，由状态方程和输出方程组成：其中x为n维状态向量，u为r维输入向量，y为m维输出向量，A为n×n方阵，称为系统矩阵，B为n×r矩阵，称为输入矩阵或控制矩阵，C为m×n矩阵，称为输出矩阵，D为m×r 矩阵，称为直接传输矩阵在matlab中，直接用矩阵组[A,B,C,D]表示系统，调用ss函数可以创建zpk对象模型，调用格式如下：gss=ss（A,B,C,D）④三种模型之间的转换Matlab实现方法如下：TF模型→ZPK模型：zpk（sys）或tf2zp（num，den）TF模型→SS模型：ss（sys）或tf2ss（num，den）ZPK模型→TF模型：tf（sys）或zp2tf（z，p，k）ZPK模型→SS模型：ss（sys）或zp2ss（z，p，k）SS模型→TF模型：tf（sys）或ss2tf（A，B，C，D）SS模型→ZPK模型：zpk（sys）或ss2zp（A，B，C，D）2.系统模型的连接串联系统G(s)=G1(s)G2(s)并联系统G(s)=G1(s)+G2(s)反馈连接T(s)=G(s)/(1+G(s)H(s))U(s) Y(s)G(s)=（s ）（s ）⊕ G(s)=（s ）+（(b) 并联系统⊕反馈连接图1-1串联、并联和反馈连接在matlab 中可以直接使用“*”运算符实现串联连接，使用“+”运算符实现并联连接，反馈系统传递函数求解可以通过命令feetback 实现，调用格式如下：T=feedback （G ，H ）T=feedback （G ，H ，sign ）其中，G 为前向传递函数，H 为反馈传递函数，当sign=+1时，GH 为正反馈系统传递函数；当sign=-1时，GH 为负反馈系统传递函数，默认值是负反馈系统。
北京交通大学自控原理实验报告
四、实验内容 构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应： 1. 比例环节的模拟电路及其传递函数如图 1-1。
G（S）= R2/R1
2.
惯性环节的模拟电路及其传递函数如图 1-2。
G（S）= K/TS+1 K=R2/R1，T=R2C
3.
积分环节的模拟电路及传递函数如图 1-3。
3
G（S）=1/TS T=RC
显示的波形记录最大超调量 p 和调节时间 Ts。 六、实验内容 实验中，当 n=10rad/s, 即 令 R=100K ， C=1 f 时 ， 传 递 函 数 为 φ
(s)=100/(s^2+20εs+100),取
=0、0.25、0.5、1、2，等效为 R 有如下图：
9
图 2-1-1 R=0 图 2-1-2 R=50K
图 3-13-2
图 3-2 超前校正系统结构图
图中 Gc2（s）=
Gc1（s）=2 2（0.055s+1） 0.005s+1
13
2．串联滞后校正 （1） 模拟电路图如图 3-3，开关 s 断开对应未校状态，接通对应滞后校正。
2.惯性环节
图1-2-1惯性环节实验图
从传递函数就可以看出，由于有负号，所以图形出现在了时间轴的下方，可以看出时 域的积分特性，这也正式惯性环节的时域表达式所体现的，根据传递函数在MATLAB里建模， 为更好观察细节，经过尝试，取0至3秒，可得如下理想图形：
5
图1-2-2 MATLAB绘制惯性环节
图1-1-1 比例环节实验图
可以看到比例环节的响应曲线为一条直线，与阶跃的电压成比例，为一常数，但是出 现了误差，接入比例的结果是 2，而实际上和 2 相比有误差。 下图为 MATLAB 软件绘制的比例环节曲线，呈现理想的比例 2.
北京交通大学列车运行控制系统实验报告
在 183 米到 480 米之间，要求限速 80 公里每小时； 在 480 米到 960 米之间，要求限速 40 公里每小时；
三：超速防护曲线的计算
NO.1、 1：首先思考列车运行的超速防护曲线。有 v*v=2*a*s,以及题目可以计算出曲线 拐点 A（距离终点 257.2 米处） 2：由于有 6 秒的牵引切断延时，所以真正的 A 点应该左移（距离终点 423 米处） 如红线所示。 所以防护曲线的弯曲部分公式为：6*v+v*v/2*a=1366-x (v 为限速，a 为制动加速度，x 为曲线上点的 x 轴坐标)
6vvv2a1366x为限速a为制动加速度x为曲线上点的x轴坐标no2曲线部分的计算和no1相同因为在480960米之间要求限速60里每小时所以480前有一个拐点960米处有一个跳变之后的允许的最大速度需要带入公式进行计算
习题 一 ：绘制列车限制速度曲线
班级：铁道 1204 姓名：王自胜 学号：12212162
五：计算结果（出图）..................................................................................................................... 9
题目一......................................................................................................................................... 9
题目二....................................................................................................................................... 10
北航自控实验报告
北航自控实验报告篇一：北航自控实验二-2014年最新最全报告成绩自动控制原理实验报告控制系统串联校正学院自动化科学与电气工程学院专业方向测试与控制班级120323 学号xxx 学生姓名xxx 指导教师张军香2014年11月实验三控制系统串联校正一、实验目的1. 了解和掌握串联校正的分析和设计方法。
2. 研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。
二、实验内容1、设计串联超前校正，并验证。
2、设计串联滞后校正，并验证。
三、实验原理1. 系统结构如图所示：图3-1其中????（s）为校正环节，可放置在系统模型中来实现，也可使用模拟电路的方式来实现。
2. 系统模拟电路图如图：其中??1=??3=??2=??6=100KΩ，??5=1MΩ，??4=250KΩ,??1=10μF,??2=1μF3. 未加校正时???? s =1 4、加串联超前校正时???? s 给定a=??TS+1????+1，a>1=，T=，则???? s =+??+15、加串联滞后校正时???? s=??TS+1????+1b篇二：自动控制实验报告_北航15系大三自动控制原理实验报告院系：宇航学院班级：学号：姓名：目录实验五采样系统研究 (3)实验六实验七状态反馈与状态观测器 (9)非线性环节对系统动态过程的响应 (17)实验五采样系统研究一、实验目的1. 了解信号的采样与恢复的原理及其过程，并验证香农定理。
2. 掌握采样系统的瞬态响应与极点分布的对应关系。
3. 掌握最少拍采样系统的设计步骤。
二、实验原理1. 采样：把连续信号转换成离散信号的过程叫采样。
2. 香农定理：如果选择的采样角频率?s，满足?s?2?max条件（?max为连续信号频谱的上限频率），那么经采样所获得的脉冲序列可以通过理想的低通滤波器无失真地恢复原连续信号。
3. 信号的复现：零阶保持器是将采样信号转换成连续信号的元件，是一个低通滤波器。
1?e?Ts其传递函数：s4. 采样系统的极点分布对瞬态响应的影响：Z平面内的极点分布在单位圆的不同位置，其对应的瞬态分量是不同的。
自动控制原理实验报告(自动化专业电子版)
精心整理自动控制原理实验报告课程编号：ME3121023专业班级实验目的和要求：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。
一、12341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：1．2．3．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：6．123、123的原因。
（七）、记录实验数据：、实测实验二二阶系统的性能研究（一）、实验目的：通过实验加深理解二阶系统的性能指标同系统参数的关系。
（二）、实验内容：1、二阶系统的时域动态性能研究；（三）、实验要求：1、做好预习，根据实验原理图所示相应参数，写出系统的开环，闭环传递函数。
（八）、思考与讨论：将实验结果与理论知识作对比，并进行讨论。
实验三系统时域分析实验（一）、实验目的：1、深入掌握二阶系统的性能指标同系统闭环极点位置的关系。
2、掌握高阶系统性能指标的估算方法及开环零、极点同闭环零、极点的关系。
3、能运用根轨迹分析法由开环零极点的位置确定闭环零极点的位置。
北京交通大学-自动化专业综合实验报告
自动化专业综合实验指导教师：***学院：电子信息工程学院班级：自动化1002组员：自动化专业综合实验报告目录倒立摆控制系统实验.................................. 错误!未定义书签。
一、倒立摆控制系统.............................. 错误!未定义书签。
（一）倒立摆控制系统简介..................... 错误!未定义书签。
（二）倒立摆控制系统特性..................... 错误!未定义书签。
（三）倒立摆控制系统实现..................... 错误!未定义书签。
二、实验过程.................................... 错误!未定义书签。
（一）直线一级倒立摆PID控制实验............. 错误!未定义书签。
（二）直线一级倒立摆顺摆PID控制实验......... 错误!未定义书签。
三、实验感想.................................... 错误!未定义书签。
三容水箱控制系统实验................................ 错误!未定义书签。
一、实验系统介绍................................ 错误!未定义书签。
(一)系统对象................................. 错误!未定义书签。
(二)实验控制平台............................. 错误!未定义书签。
(三)上位机................................... 错误!未定义书签。
二、实验目的.................................... 错误!未定义书签。
三、实验原理.................................... 错误!未定义书签。
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电气工程学院自动控制实验报告姓名：___________学号：_________指导教师:___________实验一 典型线性环节的研究一、实验目的① 学习典型线性环节的模拟方法；② 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。
二、实验设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、Caesar-pci 软件、万用表三、实验内容及结果分析1.比例环节图3-18 比例环节阶跃响应图中，if R R kp =，分别求取)5.0(510,1===p f i k k R M R ；)1(,1,1===p f i k M R M R ；时的阶跃响应。
注：所有图中 绿色为输入，红色为输出 ① )5.0(510,1===p f i k k R M R② )1(,1,1===p f i k M R M R③结果分析：比例环节中，输入阶跃信号后，输出信号立刻跳变并根据电路的比例达到最终的稳定输出。
2.积分环节图3-19 积分环节阶跃响应图中f i i C R T =，分别求)1(1,1s T C M R i i i ===μ；)7.4(7.4,1s T C M R i i i ===μ；)0.10(10,1s T C M R i i i ===μ时的阶跃响应曲线。
① )1(1,1s T C M R i i i ===μ②)7.4(7.4,1s T C M R i i i ===μ③)0.10(10,1s T C M R i i i ===μ结果分析:接入电容后,输出电压由零逐渐增大.3.比例积分环节图3-20 比例积分环节阶跃响应图中，f f i if p C R T R R K ==,，分别求取)7.4,1(7.4,1s T k C M R R i p f f i =====μ；)10,1(10,1s T k C M R R i p i f i =====μ；)7.4,5.0(7.4,1,2s T k C M R M R i p i f i =====μ时的阶跃响应曲线。
① )7.4,1(7.4,1s T k C M R R i p f f i =====μ② )10,1(10,1s T k C M R R i p i f i =====μ③ )7.4,5.0(7.4,1,2s T k C M R M R i p i f i =====μ结果分析:接入电阻和电容,电压先按比例输出,再逐渐增大..4.比例微分环节图3-21 比例微分环节阶跃响应图中，if p R R R k 1+=，其中C R T R R R R R R R R T f fff d 212121,=+++=。
分别求取；；时的阶跃响应曲线。
①②③结果分析:输出电压开始不稳定,后逐渐减小趋于稳定,按比例输出.5.比例微分积分环节图3-22 比例微分积分环节阶跃响应图中，fi if p C CR R R R R R k ⨯+++=211，()()C R R C R R T f f i 211+++=，C R T f 2=，()()()CR R C R RR R R R RR T f fff d 2112121+++++=，求取MR i 4=，MR R R f 121===，时的阶跃响应曲线。
结果分析:输出电压开始不稳定,后逐渐达到比例值,最后由于积分作用逐渐变化.6.一阶惯性环节图3-23 一阶惯性环节阶跃响应图中，if R R k =，f f C R T =，分别求取，，时的阶跃响应曲线。
①②③结果分析:输出电压逐渐增大,最后按比例输出.四、思考题回答①设计一个能满足e1+e2+e3=e运算关系的实用加法器。
②一阶惯性环节在什么条件下可视为积分环节？在什么条件下可视为比例环节？答：当T>>1时，一阶惯性环节可视为积分环节；当T<<1时，一阶惯性环节可视为比例环节。
③如何设置必要的约束条件,使比例微分环节、比例积分微分环节的参数计算工作得以简化?答：比例微分环节：设R1=R2= R f，则K p = 2R f/R i ，T d = 1.5R1C，T f = R1C；比例积分微分环节：设R1= R2 = R f ，则K p = 2R f(C+C f)/(R i C f ) ,T i = 2 R f(C+C f),T f = R2C , T d = 1.5R f CC f/( C+C f)。
五、本次实验的收获A 学会了运用MATLAB这个软件，可以比较熟练的仿真各种一阶二阶电路；B 可以运用CAE-PCI计算机辅助实验系统进行数据测量;C 更加熟悉和掌握了典型一阶线性环节的模拟方法，也明白和了解了阻容阐述对典型线性环节阶跃响应的影响。
D通过本次实验,对各种类型的阶跃响应有了更深刻清晰的认识,能够根据元件参数计算输出的结果和大致图像.E对于实验过程中遇到的问题，可以很好的找到问题所在之处，并解决问题。
实验二 二阶系统的阶跃响应和线性系统的稳定性研究一、实验目的① 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；② 研究二阶系统的两个重要参数n ωζ,对阶跃瞬态响应指标的影响； ③ 研究线性系统的开环比例系数K 对稳定性的影响； ④ 研究线性系统的时间常数T 对稳定性的影响。
二、实验预习要点① 自行设计二阶系统电路。
② 选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，预测出所要观察波形的特点，与实验结果比较。
三、实验设备计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI 软件、万用表。
四、实验内容典型二阶系统方块图和实现电路如图3-24所示。
图3-24 二阶系统闭环传递函数如下：()()2222n n n s s s R s C ωζωω++= ，T n1=ω （T 是时间常数）。
各运算放大器运算功能： OP1，积分，⎪⎭⎫⎝⎛=-RC T TS ,1；OP2，积分，⎪⎭⎫⎝⎛=-RC T TS ,1； OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=-310100,f R k k 。
可以得到：31010021211⨯====f n R k RCT ζω五、实验步骤（1）调整Rf=40K Ω，使K=0.4，ζ=0.2,取R=1M Ω，C=0.47μF ，使T=0.47s ，ωn=1/0.47,加入单位为阶跃扰动r （t ）=l （t ）V ，记录响应曲线c （t ），记作[1]。
（2）保持ζ=0.2不变，单位阶跃扰动r （t ）=l （t ）V 不变，取R=1M Ω，C=4.7μF ，使T=1.47s ，ωn=1/1.47，记录响应曲线c （t ），记作[2]。
（3）保持ζ=0.2不变，单位阶跃扰动r （t ）=l （t ）V 不变，取R=1M Ω，C=1.0μF ，使T=1.0，ωn=1/1.0，记录响应曲线c （t ），记作[3]。
（4）保持ωn=1/1.0不变，单位阶跃扰动r（t）=l（t）V不变，取Rf=80KΩ，使K=0.8，ζ=0.4，记录响应曲线c（t），记作[4]。
（5）保持ωn=1/1.0不变，单位阶跃扰动r（t）=l（t）V不变，取Rf=200KΩ，使K=2.0，ζ=1.0，记录响应曲线c（t），记作[5]。
要求：将曲线[1]、[2]、[3]进行对比，[3]、[4]、[5]进行对比；将[3]中的超调量（δ%），过渡过程时间（t s）和理论值进行比较，并讨论。
六、实验数据分析ζω序号f R R C kζT nω2nω2n1 40K1M 0. 47uF 0.4 0.2 0.47 2.12766 4.526935 0.851064 2 40K1M 4. 7 uF 0.4 0.2 4.7 0.212766 0.04527 0.0851064 3 40K 1M 1.0uF 0.4 0.2 1.0 1 1 0.4 4 80K 1M 1.0uF 0.8 0.4 1.0 1 1 0.8 580K 1M 1.0uF2.0 1.0 1.0 1 1 2 实验分析：经过对比前三个图，可知在阻尼系数不变的情况下，自然频率ωn 越小，上升时间越大，系统响应速度越慢，调节时间越长，而超调量不变；对比后面的三个图，可知在自然频率不变的情况下，阻尼比越小，上升时间越短，系统响应速度越快，调节时间越短，超调量越大。
调节时间和超调量的理论值和实验值：次数 t s （理论值）/s t s （实验值）/s δ%（理论值） δ%（实验值）1 8.225 8.5076 0.5268 0.52372 82.25 84.3634 0.5268 0.51443 17.5 16.3489 0.5268 0.51534 8.75 9.3521 0.578 0.6011 5 3．5 3．6433 不存在 不存在七、附加实验内容附加内容为三阶系统，三阶系统的方框图和模拟电路如图3-25所示。
图3-25 三阶系统图中，21=K ，RW K +⨯⨯=36210100101，363101i R K ⨯=，321K K K K =，161101f C T ⨯⨯=，262101,f C T ⨯⨯=，363101f C T ⨯⨯=。
八、附加实验步骤① 求取系统的临界开环比例系数KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u ；Ri3=1M 。
实验求取方法：● 先将电位器WR 置于最大（470K ）； ● 加入r=0.5V 的阶跃扰动；● 调整WR 使系统输出c(t)呈等幅振荡。
（t=5s/cm,y=0.5V/cm ）；● 保持WR 不变，断开反馈线，维持r=0.5V 的扰动，测取系统输出电压Uc,则XUcK C 。
无反馈时系统的输出电压稳定情况下，系统的输出电压Uc=-10V ，Ｕi ＝０.５Ｖ，则Kc=Uc/ＵＩ=20② 系统的开环比例系数K 对稳定性的影响● 适当调整WR ，观察K 增大、WR 减小时，系统的响应曲线； 下面是一系列不断增加K ，减小WR 得到的波形K 增大，Wr 减小●记录当K=0.5Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=100mV/cm）；●记录当K=1.25Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。
九、回答思考题① 若模拟实验中c （t ）的稳态值不等于阶跃输入函数r （t ）的幅度，主要原因可能是什么？ 答：最可能的原因是在二阶系统的输入端或者是系统的中间环节存在干扰信号，如噪声等。
还有就是系统结构、输入作用的类型（控制量或扰动量）、输入函数的形式（阶跃、斜坡、或加速度）不同造成。
本次实验小结：通过本次试验我知道了参数n ω和ζ对系统的稳定性有着重要的影响：当n ω保持不变时，增大ζ会降低超调量但同时会使输出的响应速度降低，即使系统达到稳定状态的调节时间延长；当ζ保持恒定时，增大nω可以降低系统输出的延时时间，提高响应速度，超调量保持不变。