自动控制原理实习报告
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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。
自动控制原理实验报告答案实验报告
自动控制原理实验报告
实验目的:
1.掌握常见的系统传递函数及其特点。
2.了解PID控制器的结构、参数调节方法以及应用范围。
3.熟悉根轨迹和Nyquist稳定性判据,并能够应用这些方法进行控制系统设计。
实验器材:
1.计算机
2.控制系统实验装置
3.示波器
4.信号发生器
实验结果:
1.通过实验,我们得到了不同传递函数下的系统特性曲线,如
低通、高通、带通和带阻滤波器的频率响应曲线等。
2.在PID参数调节的实验中,我们学习了震荡法、根轨迹法、
频率法等方法,同时了解了实际的相应曲线特征和参数调节对系
统性能的影响。
3.在根轨迹方法实验中,我们通过手工计算和MATLAB仿真,掌握了如何绘制和分析控制系统的根轨迹图,并对掌握控制系统
稳定性提供了帮助。
4.通过Nyquist稳定性判据的实验,我们学会了如何分析控制系统的稳定性,如何设计系统的补偿器,并对控制系统的性能做出合理的分析和评价。
实验结论:
通过这次实验,我们深入了解了自动控制原理的基本原理、结构和特性,并通过实验学习了PID控制器调节参数的方法、如何设计控制系统的根轨迹和控制系统稳定性分析的方法。
同时,我们还练习了手工计算和MATLAB仿真的能力,为未来研究和实践中的控制系统设计提供了一定的帮助。
一、实验目的1. 理解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传递函数。
3. 熟悉控制系统时域性能指标的测量方法。
4. 通过实验验证理论知识,提高实际操作能力。
二、实验原理自动控制原理是研究如何利用自动控制装置对生产过程进行自动控制的一门学科。
本实验通过模拟典型环节的电路和数学模型,研究系统的动态特性和稳态特性。
三、实验内容1. 比例环节(P)的模拟实验。
2. 积分环节(I)的模拟实验。
3. 比例积分环节(PI)的模拟实验。
4. 比例微分环节(PD)的模拟实验。
5. 比例积分微分环节(PID)的模拟实验。
四、实验步骤1. 按照实验指导书的要求,搭建实验电路。
2. 调整实验参数,记录系统响应曲线。
3. 分析系统响应曲线,计算系统性能指标。
4. 根据实验结果,验证理论知识。
五、实验数据记录1. 比例环节(P)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差2. 积分环节(I)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 稳态误差3. 比例积分环节(PI)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差4. 比例微分环节(PD)实验数据记录:- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差5. 比例积分微分环节(PID)实验数据记录: - 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差六、实验结果与分析1. 比例环节(P)实验结果:- 系统响应速度快,但稳态误差较大。
- 调节时间短,超调量较小。
2. 积分环节(I)实验结果:- 系统稳态误差为零,但响应速度较慢。
3. 比例积分环节(PI)实验结果:- 系统稳态误差较小,调节时间适中,超调量适中。
4. 比例微分环节(PD)实验结果:- 系统响应速度快,稳态误差较小,超调量适中。
5. 比例积分微分环节(PID)实验结果:- 系统响应速度快,稳态误差较小,超调量适中。
七、实验结论1. 通过实验,验证了典型环节的数学模型及其传递函数。
自动控制原理实习报告专业:自动化班级:姓名:时间:目录1.滞后校正的原理和方法 (2)1.1滞后校正的原理 (2)1.2滞后校正的设计步骤 (3)2.控制系统的滞后校正设计 (4)2.1校正前系统初始状态分析 (5)2.2滞后校正分析及计算 (8)2.2.1 校正装置参数计算的程序 (8)2.2.2 校正后的验证 (13)2.2.3 滞后校正对系统性能改变的分析 (17)3. 实验实际图像及其误差分析 (19)4.心得体会 (20)5.实验人员 (24)参考文献 (25)1.滞后校正的原理和方法1.1滞后校正的原理所谓校正,就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置,使系统整个特性发生变化,从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同,系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同,又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说,串联校正设计比反馈校正设计简单,也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中,由于传递直流电压信号,适于采用串联校正;在交流载波控制系统中,如果采用串联校正,一般应接在解调器和滤波器之后,否则由于参数变化和载频漂移,校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理,是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的,使开环系统截止频率增大,从而闭环系统带宽也增大,使响应速度加快。
在有些情况下采用串联超前校正是无效的,它受以下两个因素的限制:1)闭环带宽要求。
若待校正系统不稳定,为了得到规定的相角裕度,需要超前网络提高很大的相角超前量。
这样,超前网络的a值必须选得很大,从而造成已校正系统带宽过大,使得通过系统的高频噪声电平很高,很可能使系统失控。
2)在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统,一般不宜采用串联超前校正。
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。
一、前言随着科学技术的不断发展,自动控制技术在各个领域的应用越来越广泛。
本人在过去的一段时间里,通过学习和实践,对自动控制原理有了更深入的了解。
现将自动控制原理工作总结如下:二、工作内容1. 自动控制原理基础知识学习在本次工作中,我首先系统地学习了自动控制原理的基本概念、基本原理、基本方法等。
通过学习,我对自动控制系统的组成、工作原理、控制规律等有了全面的认识。
2. 自动控制系统分析通过对自动控制系统的分析,我了解了系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标,以及如何通过调整系统参数来优化这些性能。
同时,我还学习了系统数学模型、传递函数、频率响应等方面的知识。
3. 自动控制系统的设计在自动控制系统设计方面,我学习了控制器设计、执行机构设计、传感器设计等。
通过对实际案例的分析,我掌握了控制器参数整定、执行机构选型、传感器选型等关键环节。
4. 自动控制系统的应用实践为了更好地掌握自动控制原理,我参与了实际项目的实践。
在项目中,我负责对自动控制系统进行调试、优化,确保系统稳定运行。
通过实践,我对自动控制原理有了更深刻的认识。
三、工作成果1. 理论知识方面通过对自动控制原理的学习,我对自动控制系统的基本概念、基本原理、基本方法等有了全面、系统的掌握。
这为我今后的学习和工作打下了坚实的基础。
2. 实践能力方面在项目实践中,我锻炼了自己的动手能力和解决问题的能力。
通过调试、优化自动控制系统,我学会了如何根据实际需求选择合适的控制器、执行机构、传感器等,确保系统稳定运行。
3. 团队协作能力方面在项目实践中,我学会了与团队成员有效沟通、协作,共同解决问题。
这为我今后在团队中发挥重要作用奠定了基础。
四、不足与改进1. 理论知识方面:虽然我对自动控制原理有了全面、系统的掌握,但在某些方面仍存在不足,如控制器设计、执行机构设计等。
今后,我将加强这方面的学习,提高自己的理论水平。
2. 实践能力方面:在项目实践中,我遇到了一些实际问题,如系统调试、优化等。
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 。
自动控制原理《自动控制原理》学习心得自动控制原理《自动控制原理》学习心得(通用10篇)当我们经过反思,对生活有了新的看法时,常常可以将它们写成一篇心得体会,这样能够培养人思考的习惯。
那么问题来了,应该如何写心得体会呢?下面是小编帮大家整理的自动控制原理《自动控制原理》学习心得,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
自动控制原理《自动控制原理》学习心得篇1《自动控制原理》包括经典控制和现代控制两个部分,其主要研究的内容识时域分析、频域分析以及状态空间表达,涉及的内容很多,要想研究生入学考试取得一个很好的成绩,我认为在平常的自控学习中应该注意以下问题。
1、弄清自动控制理论课程的特点和难点自动控制理论的两门课程都是来源于控制实践的理论课程,具有以下三个特点:概念抽象;与数学联系紧密;实践性强。
不论是“自动控制原理”还是其后续课程“现代控制理论”,教材里面的许多概念和术语都定义得非常抽象,常常让我们感觉一头雾水,理解起来比较困难。
概念的抽象性成了学习道路上的第一个拦路虎。
此外,该课程在学习过程中涉及到对多门数学知识的运用,如“高等数学”、“积分变换”、“复变函数”、“线性代数”等等。
对数学知识的掌握和灵活运用是我们学习的第二道难关。
第三个难点是理论与实践容易脱节,很多学生往往注重理论学习而轻视实践结果往往只会“纸上谈兵”而短缺工程实践能力。
因此,我们要在教师引导和帮助下顺利入门,掌握课程的精髓和要点,并且能够“由厚及薄”,达到对课程整体的把握,具有一定的工程概念和实践能力。
2、弄清课程教学中应当注意的一些问题2.1以数学模型为基础,以系统分析为主线自动控制理论的主要内容是系统分析。
按照一般高校的教学大纲,不论是“自动控制原理”还是“现代控制理论”课程,数学模型和系统分析的内容都占到整个课程内容的80%左右,其中系统分析大约占60%。
可见,我们应当遵循系统分析这条主线,通过一定的实例分析和各种各样的系统训练,重点培养我们的系统分析能力。
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。
PC三.1.2.3.4.5.6.一12二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化接方式,可分为:串馈回路之内采用的校测点之后和放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校正前:校正后:校正前:校正后:12PC(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。
因此,根据控制系统对正弦输入信号的响应,可推算出系统在任意周期信号或非周期信号作用下的运动情况。
2.线性系统的频率特性系统的正弦稳态响应具有和正弦输入信号的幅值比Φ(jω)和相位差∠Φ(jω)随角频率(ω由0变到∞)变化的特性。
而幅值比Φ(jω)和相位差∠Φ(jω)恰好是函数Φ(jω)的模和幅角。
所以只要把系统的传递函数Φ(s),令s=jω,即可得到Φ(jω)。
我们把Φ(jω)称为系统的频率特性或频率传递函数。
当ω由0到∞变化时,Φ(jω)随频率ω的变化特性成为幅频特性,∠Φ(jω)随频率ω的变化特性称为相频特性。
幅频特性和相频特性结合在一起时称为频率特性。
3.频率特性的表达式(1)(2)(3)幅值不易测量,可将其构成闭环负反馈稳定系统后,通过测量信号源、反馈信号、误差信号的关系,从而推导出对象的开环频率特性。
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。
随着科技的不断发展,自动控制技术在各个领域的应用越来越广泛。
为了更好地将理论知识与实际操作相结合,提高自己的实践能力,我于近期在XX公司进行了自动控制技术的实习。
本次实习旨在通过实际操作,加深对自动控制理论的理解,提高解决实际问题的能力。
二、实习单位简介XX公司是一家专注于自动化控制系统研发、设计、制造、销售及服务的高新技术企业。
公司拥有丰富的行业经验和技术实力,为客户提供一站式自动化解决方案。
本次实习单位具备完善的自动化生产线,为实习提供了良好的实践环境。
三、实习内容1. 自动控制理论的学习实习期间,我首先对公司提供的自动控制理论资料进行了深入学习,包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
通过学习,我对自动控制的基本原理、算法和实现方法有了更加深刻的认识。
2. 自动化设备操作在实习过程中,我先后参与了多个自动化生产线的操作。
具体内容包括:(1)了解自动化生产线的基本结构,包括执行机构、控制器、传感器等;(2)学习操作自动化设备,如PLC编程、机器人操作、数控机床等;(3)掌握自动化设备的调试和故障排除方法。
3. 自动化项目实践实习期间,我参与了公司的一个自动化项目。
项目要求根据生产工艺要求,设计一套自动控制系统。
具体内容包括:(1)分析生产工艺,确定控制要求;(2)选择合适的控制算法和控制器;(3)进行PLC编程和调试;(4)编写自动化系统操作手册。
1. 提高了自动控制理论水平通过实习,我对自动控制理论有了更加深入的理解,为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
2. 增强了实践操作能力实习期间,我参与了多个自动化设备的操作和调试,提高了自己的动手能力。
3. 了解了自动化行业的发展趋势通过实习,我对自动化行业的发展趋势有了更加清晰的认识,为今后的职业规划提供了参考。
4. 培养了团队协作精神在实习过程中,我与同事共同完成了自动化项目,锻炼了自己的团队协作能力。
五、实习体会1. 理论与实践相结合实习让我深刻体会到,理论知识是实践的基础,而实践是检验理论的唯一标准。
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》学习心得 (2)《自动控制原理》学习心得 (2)精选3篇(一)在学习《自动控制原理》这门课程的过程中,我深刻感受到了自动控制在现代工程和科学领域的重要性。
以下是我的学习心得:第一,掌握基本概念和原理。
学习自动控制的第一步就是掌握其基本概念和原理。
通过学习课本和参与课堂讨论,我了解到自动控制的基本概念,如系统、控制器、传感器、执行器等。
同时,我也学习到了自动控制的基本原理,比如反馈控制、开环控制、闭环控制等。
第二,进行实践操作。
在理论学习的基础上,我还参与了一些实践操作,比如使用控制设备进行实验。
通过这些实践操作,我将自动控制的理论知识应用到具体的实际问题中,加深了对自动控制原理的理解和掌握。
第三,深入理解数学模型。
自动控制的核心是建立系统的数学模型,并通过分析模型来设计控制器。
因此,深入理解数学模型是学习自动控制的重要一环。
我通过学习相关的数学知识和实际案例,逐渐掌握了如何建立系统的数学模型,并通过模型来分析系统的稳定性和动态特性。
第四,多做习题和实例分析。
为了加深对自动控制原理的理解和掌握,我还做了大量的习题和实例分析。
通过这些练习,我更加熟悉了控制原理的应用方式,提升了解决实际问题的能力。
总的来说,学习《自动控制原理》是一个相对较复杂和抽象的过程,但只有深入学习和实践,才能真正掌握控制原理的应用。
在今后的学习和工作中,我将进一步学习和应用自动控制原理,以应对更加复杂的工程和科学问题。
《自动控制原理》学习心得 (2)精选3篇(二)在学习《自动控制原理》这门课程时,我深刻感受到控制理论对于实际生活和工程应用的重要性。
以下是我的一些学习心得:首先,理论与实践相结合。
《自动控制原理》这门课程通过讲解基本概念和数学推导,建立了控制系统的数学模型,并通过实例分析和仿真实验,使得抽象的理论变得具体可见。
这种理论与实践相结合的学习方式,使我更好地理解了控制系统的工作原理和设计方法。
其次,系统思维的培养。
自动控制原理实验报告(四)一阶惯性环节的频率特性曲线
一.实验目的
1.了解和掌握一阶惯性环节的对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ωϕ,实频特性)Re(ω和虚频特性)Im(ω的计算。
2.了解和掌握一阶惯性环节的转折频率ω的计算,及惯性时间常数对转折频率的影响。
3.了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线(波德图)、幅相曲线(奈奎斯特图)的构造及绘制方法。
二.实验内容及步骤
1.了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线(波德图)、幅相曲线(奈奎斯特图)的构造及绘制方法。
2.惯性环节的频率特性测试电路见图3-2-2,改变被测系统的各项电路参数,画出其系统模拟电路图,及频率特性曲线,并计算和测量其转折频率。
图3-2-2 惯性环节的频率特性测试电路
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。
(3)运行、观察、记录: 三.实验结果:
转折频率(φ=-45°)测量值和计算值(R1=100K,R2=200K ): 惯性时间
常数 T
转折频率 实测值 计算值 0.1
11.6 10 0.2
5.9 5 0.3
3.6 3.3
T=0.1:
T=0.2:
T=0.3:
实验分析及总结:
惯性环节的对数幅频特性曲线可用两条直线渐进,两条直线交于的地方,此频率就是转折频率。
在相频曲线中,转折频率处的相位角为-45度,而且,对数相频曲线对-45度具有
奇对称性。
自动控制原理实验报告摘要:本实验通过对自动控制原理的研究与实践,旨在深入了解自动控制系统的基本原理,以及相关的实验应用。
通过实验的设计与实施,我们在实践中学习了控制系统的结构、传递函数、稳定性、稳态误差等内容,并通过使用PID控制器对物理实验系统进行控制,从而对自动控制系统有了更加深入的理解。
引言:自动控制原理是现代工程控制领域的基础理论之一,在工业、交通、通信等领域都有广泛的应用。
自动控制原理实验是培养学生工程实践能力和动手能力的重要实践环节。
本实验通过对自动控制原理相关实验的设计与实践,让我们深入了解了自动控制系统的基本原理,并通过实际操作对理论知识进行了实际应用。
实验目的:1. 了解自动控制系统的基本结构和原理;2. 学习如何建立传递函数,并分析系统的稳定性;3. 熟悉PID控制器的参数调节方法;4. 掌握如何利用PID控制器对物理实验系统进行控制。
实验原理与方法:1. 实验装置搭建:我们搭建了一个简单的电路系统,包括输入信号源、控制器、执行器和输出传感器。
通过控制器对执行器的控制,实现对输出信号的调节。
2. 传递函数建立:使用系统辨识方法,通过对输入和输出信号的采集,建立系统的传递函数。
经过数据处理和分析,得到系统的传递函数表达式。
3. 稳定性分析:对系统的传递函数进行稳定性分析,包括零极点分析和Nyquist稳定性判据。
根据分析结果,判断系统的稳定性。
4. PID参数调节:根据传递函数和系统要求,使用PID控制器对系统进行调节。
根据实际情况进行参数调节,使得系统的响应达到要求。
实验结果与讨论:我们通过以上方法,成功地建立了控制系统的传递函数,并进行了稳定性分析。
通过对PID控制器参数的调节,使系统的稳态误差达到了要求。
通过实验,我们深刻理解了自动控制系统的基本原理,并学会了如何应用具体方法进行实际操作。
实验结论:通过自动控制原理的实验研究,我们对控制系统的基本原理有了更加深入的了解。
实践中,我们通过搭建实验装置、建立传递函数、进行稳定性分析和PID参数调节等实验操作,使得理论知识得到了更加全面的应用和巩固。
一、实习背景为了更好地将所学理论知识与实际应用相结合,提高自己的动手能力和实践技能,我于2023年X月X日至X月X日在XX自动化科技有限公司进行了为期一个月的自动控制实习。
二、实习目的1. 熟悉自动控制系统的基本原理和组成;2. 掌握自动控制系统的调试和维修技能;3. 培养团队协作和沟通能力;4. 提高自己的实际操作水平。
三、实习内容1. 自动控制系统的基本原理学习在实习期间,我首先学习了自动控制系统的基本原理,包括PID控制、串级控制、前馈控制等。
通过学习,我对自动控制系统的基本概念有了更深入的了解。
2. 自动控制系统的组装与调试在导师的指导下,我参与了自动控制系统的组装和调试工作。
我学习了各种传感器的使用、执行机构的安装、控制器的编程等技能。
通过实践,我掌握了自动控制系统的组装与调试方法。
3. 自动控制系统的维修与维护在实习过程中,我还学习了自动控制系统的维修与维护方法。
我了解了常见故障的原因及解决措施,提高了自己的故障排除能力。
4. 团队协作与沟通在实习期间,我与团队成员共同完成了多个项目。
我学会了如何与团队成员有效沟通,协调工作,提高了自己的团队协作能力。
四、实习收获1. 理论与实践相结合:通过实习,我将所学理论知识与实际应用相结合,提高了自己的实际操作水平。
2. 技能提升:我掌握了自动控制系统的组装、调试、维修等技能,为今后的工作打下了坚实基础。
3. 团队协作与沟通:在实习过程中,我学会了与团队成员有效沟通,提高了自己的团队协作能力。
4. 工作态度:通过实习,我更加明确了自己的职业规划,端正了工作态度,为今后步入职场做好准备。
五、实习体会实习期间,我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
在实际工作中,我发现很多理论知识在实际应用中都能得到体现。
同时,我也认识到,只有具备一定的实践技能,才能更好地适应工作需求。
总之,这次自动控制实习让我受益匪浅。
在今后的学习和工作中,我将继续努力,不断提高自己的综合素质,为我国自动化事业贡献自己的力量。
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。
红河学院工学院实验报告单图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
按钮,即可进入如图
图1-1 SIMULINK仿真界面
以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下:
)运行并观察响应曲线。
用鼠标单击工具栏中的“
b 1)(2+=s s G
B s s G 21
1)(+=
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三、实验内容和步骤:
1.观察函数step( )和impulse( )的调用格式,假设系统的传递函数模型为
4)(4+=s s s s G 图2-3 二阶系统的单位脉冲响应
红河学院工学院实验报告单
四、实验内容和步骤:
1.请绘制下面系统的根轨迹曲线)(=
K
s G
(a )根轨迹图形 (b )K=1时的阶跃响应曲线
图3-2 系统的根轨迹和阶跃响应曲线
红河学院工学院实验报告单
[mag,phase,w]=bode(num,den,w)
图4-2(a) 幅值和相角范围自动确定的Bode图图4-2(b) 指定幅值和相角范围的Bode
num=[0 0 0 10]; den=[5 24 -5 0 0]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w)
红河学院工学院实验报告单。
北华大学自动控制原理实习报告目录一、实习目的和任务要求 (2)二、校正前系统的分析 (2)1.1 时域分析 (2)1.2根轨迹分析 (3)1.3频域分析 (4)三、串联校正及校正后系统分析 (5)2.1 校正原理…………………………………………………….../52.2校正过程 (5)2.2.1选择增益系数 (5)四、对校正后系统分析...........................................................................错误!未定义书签。
3.1时域分析.…………………………………………………………错误!未定义书签。
3.2频域分析………………………………………………………..../错误!未定义书签。
实习总结 (9)参考文献 (10)一、实习目的和任务要求(一)实习目的本次目的主要是对控制系统分析及校正设计,运用自动控制理论中的分析方法,利用MATLAB对未校正的系统进行时域、根轨迹和频域的分析,并根据自动控制理论中的校正方法,对系统进行校正,直到校正后系统满足设计目标为止。
而MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程和科学计算的高级语言,能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序,而且编程效率和计算效率极高。
(二)任务要求我组课程设计题目:双容水位控制系统的开环传递函数为Gk(s)=40/s(s+2),设计一个校正装置,使校正后系统的输入单位阶跃信号时,其动态过程超调量δ%≤10%,调节时间ts≤4s。
二、校正前系统的分析衡量一个系统的好坏主要是通过性能指标,而其中最主要的分析方法是时域分析、根轨迹和频域分析。
1.1时域分析时域分析法是根据系统的微分方程,以拉氏变换为工具,直接解出控制系统的时间响应,根据响应表达式及响应曲线来分析系统的稳定性、快速性、准确性等。
系统的开环传递函数为Gk(s)=40/s(s+2),错误!未找到引用源。
对这个函数的分母进行展开得到Gk=40\s^2+2s。
运用MATLAB的step()函数对此系统进行仿真,得到系统单位阶跃响应曲线如1-1所示。
未校正系统阶跃响应Time (sec)A m p l i t u d e图1 未校正系统阶跃响应M 文件如下: >> num0=[40]; den0=[1,2,0][num0,den0]=cloop(num0,den0); step(num0,den0);title('未校正系统阶跃响应');由以上分析,得到系统的时域指标ts=4.19s 。
应提高系统的阻尼比以快速是系统稳定下来。
1.2 根轨迹分析根轨迹法是根据反馈控制系统开环和闭环传递函数之间的关系提出的一种由开环传递函数求闭环特征根的简便方法,它是分析和设计线性定常控制系统的图解方法,使用十分简便,在工程上获得了广泛的应用。
运用根轨迹分析法,可以对系统的稳定性进行分析而这又为系统的校正提供依据。
在调用rlocus()函数之后,调用根轨迹增益函数rlocfind(),可得出系统的根轨迹曲线如图所示。
Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s图2 未校正系统跟轨迹曲线M 文件如下: num=[1]; den=[1 2 0]; rlocus(num,den)分析:该系统有两个极点:P1=0;P2=-2;其跟轨迹从极点出发,在σ=-1时汇合并分别以垂直水平轴射向无穷远处。
1.3频域分析频域分析法是应用频域特性分析线性系统的方法。
它是以传递函数为基础的一种图解分析法,对与高阶系统的分析非常实用,它同时也适用于系统的设计。
而此次的系统为三阶系统,所以对系统的频域分析就显得尤为重要。
系统的bode 图可用函数bode(num,den)生成,而频域指标幅值裕量、相位裕量、相位穿越频率和幅值穿越频率通过[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den)获得。
所编写的MATLAB 程序为:num0=40; den0=[1,2,0];g = tf(num0,den0); bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g); title('未校正前系统伯德图'); 执行结果为:Gm =Inf Pm =17.9642 Wcg =Inf Wcp =6.1685M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )未校正前系统伯德图Frequency (rad/sec)图3 未校正系统伯德图从图中可以看出相位裕量γ=17.9642度,即裕量为正。
二、串联校正及校正后系统分析自动控制系统是由被控对象和控制器两大部分组成的,当被控对象被确定后,对系统的设计实际上就是对控制器的设计,这就称为对控制系统的校正。
由于控制系统不满足控制质量的要求,需根据系统预先给定的性能指标重新设计一个满足性能要求的控制系统,具体任务是选择校正方式,确定校正装置的类型以及计算出具体参数等。
2.1校正原理校正装置是为了改善系统控制性能而人为的引入的控制部分根据校正装置在控制系统中的位置不同,可分为串联校正和并联校正两类基本形式。
串联校正分为超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种结合目前的分析方法对串联校正的选择方法又可分为bode 图法、根轨迹法和频率特性法。
根据他们各自的特点和本次设计的要求最后选择了频率特性法来进行校正装置的设计。
结合前面对系统性能指标的分析,我们得出系统的调节时间过长,与增益有密切关系,所以进行校正前的首要任务是确定系统的增益系数。
确定了增益系数之后就可以借助于频域特性法来设计校正装置。
2.2校正过程2.2.1选择增益系数根据增益系数对系统稳定性影响的特点以及前面对系统根轨迹分析得出的系统稳定时增益的范围,所以编写了MATLAB程序对K值由大到小的变化对系统的稳定性影响,最终选择K=1最接近于期望值。
K=1时M文件:num0=1;den0= [1 2 0];g=tf(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);r=62;w=logspace(-3,1); %给定期望系统的相位余量for epsilon=5:15; %相位裕量修正量(5~15度)r0=(-180+r+epsilon); %wc相角[i1,ii]=min(abs(phase1-r0)); %搜索未校正系统中wc位置wc=w(ii); %确定wcalpha=mag1(ii);T=5/wc;numc=[T,1];denc=[alpha*T,1]; %校正环节参数[num,den]=series(num0,den0,numc,denc); %求校正后系统传递函数[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);if(Pm>=r);break;end;end %循环的增益任务是针对不同的修正值量找出合理的控制参数printsys(numc,denc);printsys(num,den);g=tf(numc,denc); %校正环节传递函数figure(1);bode(g) %画出校正环节伯德图title('校正环节伯德图');g=tf(num0,den0);figure(3);bode(g); %画出有增益未校正系统伯德图title('有增益未校正系统bode图');g=tf(num,den);figure(2); bode(g); %画出校正后环节伯德图title('有增益已校正系统bode图');figure(3);subplot(2,1,1);[numb,denb]=cloop(num0,den0);step(numb,denb); %有增益未校正阶跃响应曲线title('未校正加入增益前系统单位阶跃响应曲线');subplot(2,1,2);[numb,denb]=cloop(num,den);step(numb,denb); %有增益已校正阶跃响应曲线title('校正后系统单位阶跃响应曲线');M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )校正环节伯德图Frequency (rad/sec)图4 校正环节伯德图M a g n i t u d e (d B )10101010101010P h a s e (d e g )有增益已校正系统bode 图Frequency (rad/sec)图5 有增益已校正系统伯德图未校正加入增益前系统单位阶跃响应曲线Time (sec)A m p l i t u d e校正后系统单位阶跃响应曲线Time (sec)A m p l i t u d e图6 未校正系统与校正后系统对比校正函数Gc :校正后系统函数Gk :三、对校正后系统分析3.1时域分析: M 文件:>> num0=[524 1]; den0=[260 522 2 0];[num0,den0]=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num0,den0,t);plot(t,y) >> M=((max(y)-1)/1)*100 M =4.17180.20.40.60.811.21.4Step ResponseTim e (sec)A m p l i t u d e图7 校正系统阶跃响应曲线从上图及M 文件运算结果可知,校正后的系统超调量为δ=4.1718%,调节时间约为2.2s 左右,符合校正要求。
3.2频域分析 M 文件: >>num0=40; den0=[1,2,0];g = tf(num0,den0); bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);524.05661260.5411s Gc S +=+32524.5661k 260.541522.0822s G s s s+=++title('校正后系统伯德图')>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num0,den0)Gm =Inf Pm =5.0029 Wcg =Inf Wcp =22.8469M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )校正后系统伯德图Frequency (rad/sec)图8 校正后系统伯德图所以由仿真结果得到:Gm =Inf Pm =5.0029 Wcg =Inf Wcp =22.8469,所以得到相位裕量γ=5.0029度,即裕量为正,开环系统稳定。