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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。
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。
电气学科大类2013 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验一:信号与系统基本实验)姓名学号同组者1 学号指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表目录一：实验内容：1：二阶系统的模拟与动态性能的研究————3 2：二阶系统的稳定性能的研究————7 3：控制系统状态反馈控制器设计————15 4：线性控制系统的控制与校正————18 二：实验总结————23 三：心得与个人评价————24 四：参考文献————24实验十一：二阶系统的模拟和动态性能研究一：任务和目标1：掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法2：通过实验和理论分析计算的比较, 研究系统的参数对其动态性能的影响二：总体方案设计图11-1典型二阶系统的方框图如图11-1所示。
其闭环函数为()22222)(1)(nn ns s k s Ts K s G s G s ωζωω++=++=+=Φ 式中，KT21=ζ，为系统的阻尼比；TKn =ω，为系统的无阻尼自然频率。
任何二阶系统均可化为上述的标准形式，但是对于不同的系统，ζ和n ω所包含的内容也不同。
调节系统的开环增益K 或时间常数T 可改变系统的阻尼比。
二阶系统可用图11-2所示的模拟电路图来模拟。
图11- 2 二阶系统模拟电路图三、方案实现和具体设计（一）：实验内容按照设计好的模拟电路图搭建实验电路，分别设置0=ζ 10和<<ζ 以及 1>ζ，观察并记录r(t)为正负方波信号时的输出波形c(t)；分析此时相对应的p σ、s t ，并加以定性的讨论。
（二）：实验步骤：改变运算放大器1A 的电容C ，改变二阶系统模拟电路的开环增益K 或时间常数T ，观测当阻尼比ζ或无阻尼自然频率n ω为不同值时系统的动态性能，并用示波器记录各种波形。
设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。
实验可用电子模拟装置；数字示波器或模拟示波器来实现。
四：实验结果照电路图连好电路，输入信号选Vpp=4V ，f=2Hz 的方波信号。
随着我国经济的快速发展，电气自动化技术已成为我国工业生产的重要支柱。
为了提高我国电气控制技术人才的培养质量，许多高校都开设了电气控制相关课程。
本人在校期间，有幸参加了电气控制实习，通过实习，我对电气控制技术有了更深入的了解和掌握。
二、实习目的1. 了解电气控制系统的基本组成和原理；2. 掌握电气控制设备的安装、调试和维护方法；3. 提高动手实践能力和团队协作精神；4. 为今后从事电气控制领域工作打下坚实基础。
三、实习内容1. 电气控制系统基本组成和原理在实习过程中，我学习了电气控制系统的基本组成，包括电源、控制器、执行器、传感器等。
同时，了解了电气控制系统的原理，如继电器控制、可编程逻辑控制器（PLC）控制、微机控制等。
2. 电气控制设备的安装、调试和维护实习期间，我参与了电气控制设备的安装、调试和维护工作。
具体内容包括：（1）电气控制柜的安装：按照图纸要求，正确安装电器元件、导线、接插件等，确保电路连接正确、可靠。
（2）电气控制柜的调试：对安装完成的电气控制柜进行调试，检查各电器元件是否正常工作，确保系统稳定运行。
（3）电气控制柜的维护：对电气控制柜进行定期检查、保养，发现故障及时处理，确保设备正常运行。
3. 团队协作与沟通在实习过程中，我与同学们共同完成了多项任务。
我们相互学习、交流，共同解决问题，提高了团队协作能力。
同时，我们也学会了如何与指导老师、其他部门人员沟通，确保实习工作的顺利进行。
1. 知识收获通过实习，我对电气控制系统的基本组成、原理、安装、调试和维护等方面有了较为全面的认识，为今后从事电气控制领域工作打下了坚实基础。
2. 技能收获实习期间，我掌握了电气控制设备的安装、调试和维护方法，提高了动手实践能力。
同时，通过与同学们的协作，锻炼了我的团队协作精神。
3. 情感收获在实习过程中，我结识了许多志同道合的朋友，共同经历了快乐、挫折和成长。
这些经历使我更加珍惜友谊，懂得了感恩。
五、实习体会1. 理论与实践相结合电气控制实习使我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
电气自动化实习报告总结范文实习目的认识实习是本专业学生的一门主要实践性课程。
是学生将理论知识同生产实践相结合的有效途径，是增强学生的群众性观点、劳动观点、工程观点和建设有____事业的责任心和使命感的过程。
通过认识实习，使学生学习和了解发电厂、变电站、调度中心等电力系统知识，培养学生树立理论联系实际的工作作风，以及生产现场中将科学的理论知识加以验证、深化、巩固和充实。
并培养学生进行调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力，为后继专业课的学习、课程设计和毕业设计打下坚实的基础。
通过认识实习，拓宽学生的知识面，增加感性认识，把所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，并获得本专业国内、外科技发展现状的最新信息，激发学生向实践学习和探索的积极性，为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。
认识实习是与课堂教学完全不同的教学方法，在教学计划中，认识实习是课堂教学的补充，认识实习区别于课堂教学。
课堂教学中，教师讲授，学生领会，而认识实习则是在教师指导下由学生自#己向生产向实际学习。
通过现场的讲授、参观、座谈、讨论、分析、作业、考核等多种形式，一方面来巩固在书本上学到的理论知识，另一方面，可获得在书本上不易了解和不易学到的生产现场的实际知识，使学生在实践中得到提高和锻炼。
实习要求实习内容实习形式和内容①在发电厂工作人员、工程师的亲自带领下，我们参观了发电厂的各个部门和设备仪器；了解发电厂人员如何做好日常的管理工作、电厂的发电流程、了解到了设备仪器的基本工作原理、如何对设备异常、事故进行判断和处理等②通过分组跟班、工程师现场介绍，了解一线工作人员的工作情况；了解发电厂的一次设备和二次设备；了解了发电厂的各类监控系统；了解调度员的工作环境、使用的专业软件以及需要掌握的专业知识。
③在工程师现场介绍调度中心的设备、工作情况的时候，学生要要求作好笔记。
④将搜集学习到的相关知识与参观发电厂的实践相结合，对理论知识进行深化理解，总结收获。
随着科技的不断发展，自动控制技术在工业、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
为了提高我们对自动控制理论知识的理解，增强实际操作能力，我们进行了为期两周的自动控制实训。
本次实训旨在通过实际操作，加深对自动控制基本原理、控制系统的设计与调试方法的理解，培养我们的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下内容：（1）自动控制基本原理的学习：了解自动控制的基本概念、控制系统的类型、传递函数等基本理论。
（2）典型环节的模拟：利用自动控制实训箱模拟典型环节，如比例环节、积分环节、微分环节等，学习各环节的特性及其在控制系统中的作用。
（3）控制系统设计与调试：根据实际需求设计控制系统，并利用实训箱进行调试，观察系统动态响应，分析系统性能。
（4）系统稳定性分析：学习系统稳定性分析方法，如奈奎斯特判据、根轨迹法等，对设计的控制系统进行稳定性分析。
2. 实训过程（1）理论学习：首先，我们对自动控制基本原理进行了深入学习，通过查阅资料、课堂讲解等方式，掌握了相关理论知识。
（2）实训操作：在理论学习的指导下，我们开始进行实训操作。
首先，在实训老师的指导下，熟悉实训箱的各个功能模块，了解各模块的作用。
然后，按照实训指导书的要求，进行典型环节的模拟实验，观察系统动态响应，分析各环节的特性。
（3）控制系统设计与调试：在实训老师的指导下，我们根据实际需求，设计并调试控制系统。
首先，根据系统要求，选择合适的控制器和执行机构。
然后，利用实训箱进行调试，观察系统动态响应，分析系统性能。
在调试过程中，我们遇到了一些问题，通过查阅资料、讨论等方式，最终解决了这些问题。
（4）系统稳定性分析：在控制系统调试完成后，我们利用奈奎斯特判据、根轨迹法等方法对系统进行稳定性分析，确保系统稳定可靠。
1. 实训成果通过本次实训，我们取得了以下成果：（1）掌握了自动控制基本原理，提高了对控制系统的理解。
（2）学会了典型环节的模拟方法，能够根据实际需求进行控制系统设计。
自动控制原理实验报告实验九/十自动化学院班级：测控技术与仪器1301姓名：***学号：U*********实验报告：1.模拟继电特性理想继电特性理想死区特性数学描述：分析：我们看到模拟输出的继电特性的输出是从一点缓慢增加，逐渐趋于一个定值，而数字继电特性便是标准的继电特性图像，实验中采用了稳压二极管，具有正向导通反向截至的特性，5-5.7伏变化，于是产生了缓慢变化的过程，最后正向导通电压输出为稳定值。
2.模拟饱和特性理想饱和特性理想饱和特性数学描述：Y=分析：我们看到模拟输出的饱和特性的输出是开始增加过程为近似线性，而后没有明显的拐点，缓慢的到达饱和定值，而数字饱和特性便是标准的饱和特性图像，还是稳压二极管的原因，（讨论正向情况，反向同理）电压输入刚开始值比较小，未达到稳压二极管正向导通电压，相当于开路，通过与其并联的电阻输出，近似线性。
二极管两端到达5V以后，逐渐导通，输出呈现非线性，5.7V以后二极管相当于导线将并联电阻短路，输出电压呈现稳定值，即为饱和。
3.死区特性模拟死区特性：数字死区特性：数学描述：分析：两图无差别，实验电路纯电阻电路，误差很小，可近似理想情况。
4.模拟间隙特性数字间隙特性间隙特性数学描述：分析：模拟间隙特性在两拐点均会产生一定的偏移，这是由于实验电路中有电容的存在，当电压由正向反偏的时候，电容会有充放电过程，导致拐点电位偏移，这也是为什么我们在实验的时候要按住锁零按钮3S的原因。
思考题：1.一般继电特性在什么情况下可以分别近似为间隙特性和死区特性？带死区的继电特性：带回环的继电特性：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-<<<>--><>>=0000,0,0,,0,0,)(e e ee e eM e e ee e eM t x由图可知，当继电特性存在定值的稳态误差时就可以近似为死区特性看待，而继电特性存在定值的稳态误差并且前一状态变量的正负有变化的时候可以近似等效为间隙特性看待。
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。
实习报告：自动控制原理实验一、实验背景及目的随着现代工业的快速发展，自动控制技术在各个领域中的应用越来越广泛。
自动控制原理实验是电气工程及其自动化专业的一门重要实践课程，旨在让学生了解和掌握自动控制理论的基本原理和方法，培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
本次实验主要涉及电动调节阀和PID控制器的相关知识。
二、实验内容及步骤1. 电动调节阀篇（1）了解电动调节阀的结构特点和工作原理。
电动调节阀主要由电动执行器与调节阀阀体构成，通过接收工业自动化控制系统的信号，来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小，控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现远程自动控制。
（2）学习电动调节阀的调节稳定性和调节性能。
电动调节阀具有调节稳定，调节性能好等特点。
其结构特点包括：伺服放大器采用深度动态负反馈，可提高自动调节精度；电动操作器有多种形式，可适用于4~20mA DC或0~10mA DC；可调节范围大，固有可调比为50，流量特性有直线和等百分比；电子型电动调节阀可直接由电流信号控制阀门开度，无需伺服放大器；阀体按流体力学原理设计的等截面低流阻流道，额定流量系数增大30%。
（3）了解电动调节阀的分类及适用场合。
电动调节阀一般可分为单座式和双座式结构。
电动单座式调节阀适用于对泄漏要求严格，阀前后压差低及有一定粘度和含纤维介质的工作场合；电动双座式调节阀具有不平衡力小，允许压差大，流通能力大等待点，适用于泄漏量要求不严格的场合。
2. PID控制器篇（1）了解PID控制器的组成及作用。
PID控制器由比例控制、积分控制和微分控制组成。
比例控制是利用输入信号和参考信号的偏差量来控制；微分控制是利用输入信号的变化频率来控制；积分控制是利用输入信号的积分量来控制。
PID控制器能够通过设置比例、积分和微分三种参数来调节系统输出。
（2）学习PID控制器的开发现状。
PID控制器自发明以来已有近70年的历史，其结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便，已成为工业控制技术中的领先技术之一。
华科电气认知社会实践报告范文篇一：华科电气认知实习报告专业电气工程及其自动化班级学号姓名一实习时间20xx年7月7日至20xx年7月xx日二实习地点1 脉冲强磁场2 武汉高压研究所3 金盘电气武汉生产基地4 关山火电厂三实习内容和感想怀着好奇和兴奋的心情，在酷暑中我们迎来了认知实习。
七号晚上老师和铺导员给我们开了动员大会，交代了一些参观要求和注意事项，宣布了认知实习的正式开始。
大家也开始憧憬着通过这次亲身体验，让自己更进一步了解专业，了解企业，了解社会，在实践中增长见识，锻炼自己的才干，培养自己的兴趣。
首先，我们来到我校的脉冲强磁场中心，中心始建于20xx年，主要进行脉冲强磁场技术及脉冲强磁场环境下的科学实验研究，目前中心承担着国家重大科技基础项目——脉冲强磁场实验装置的建设任务。
在一个大模型旁，老师耐心地给我们讲解，脉冲强磁场实验装置是我国十一五期间计划建设的十二项国家重大科技基础设施之一，也是 * 所属高校承建的第一个国家重大科技基础设施项目，建成后将成为世界四大脉冲强磁场科学中心之一。
该装置拟建设场强为50T －80T、孔径为34mm－12mm、脉宽为2250ms－15ms的系列脉冲磁体，以及12MJ电容储能型和100MVA/100MJ脉冲发电机型脉冲电源系统；配备低温、高静压、光源等其它实验条件，建设电输运、磁特性、磁光特性、压力效应、极低温等科学实验测试系统，为脉冲强磁场下凝聚态物理、材料、磁学、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台，装置建成后将面向国内外科学家开放。
我们参观了各种仪器设施，虽然不甚了了，但是却激励我们更要好好学习，掌握尖端知识。
目前，脉冲强磁场实验装置样机系统已经研制并调试成功，该样机系统包括1MJ/25kV脉冲电容器电源系统、多个场强为50T—70T 的脉冲磁体、配备液氦和超流氦低温系统的电输运和磁特性科学实验测试系统。
脉冲强磁场中心接受国内外科学家的实验申请，已相继开展了超导材料、半导体材料等方面的研究。
电气学科大类2012 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(基本实验二:自动控制理论基本实验)姓名学号专业班号同组者1 学号专业班号同组者2 学号专业班号指导教师日期实验成绩评阅人实验评分表目录一、实验项目 (2)1．实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究 (2)1.1 任务和目标 (2)1.2 总体方案设计 (2)1.3 方案实现和具体设计 (3)1.4 实验结果与分析 (3)1.5 实验总结 (5)2.实验十二二阶系统的稳态性能研究 (8)2.1 任务和目标 (8)2.2 总体方案设计 (8)2.3 方案实现和具体设计 (9)2.4 实验结果与分析 (10)2.5 实验总结 (15)3.实验十四线性控制系统的设计与校正 (15)3.1 任务和目标 (15)3.2 总体方案设计 (15)3.3 方案实现和具体设计 (16)3.4 实验结果与分析 (19)3.5 实验总结 (20)4.实验十六控制系统极点的任意配置 (21)4.1 任务和目标 (21)4.2 总体方案设计 (21)4.3 方案实现和具体设计 (22)4.4 实验结果与分析 (25)4.5 实验总结 (26)二、心得体会 (27)三、参考资料 (27)一、实验项目1．实验十一二阶系统的模拟与动态性能研究1.1 任务和目标1、掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法。
2、通过实验和理论分析计算比较，研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。
1.2 总体方案设计实验原理：典型二阶系统的方框图如图11-1所示：图11-1.典型二阶振荡环节的方框图其闭环传递函数为：Φ(s)=G(s)1+G(s)=KTs2+s+k=ωn2s2+2ξωn+ωn2式中ξ=2√KT，为系统的阻尼比；ωn=√K T,为系统的无阻尼自然频率。
ζ为系统的阻尼比,n为系统的无阻尼自然频率。
对于不同的系统，ζ和所包含的内容也是不同的。
调节系统的开环增益K，或时间常数T可使系统的阻尼比分别为：0<ξ<1,ξ=1和ξ>1三种。
实验中能观测对应于这三种情况下的系统阶跃响应曲线是完全不同的。
二阶系统可用图11-2所示的模拟电路图来模拟：图11-2 二阶系统模拟电路图1.3 方案实现和具体设计1、在实验装置上搭建二阶系统模拟电路。
2、分别设置ζ=0、0＜ζ＜1和ζ＞1，观察并记录r(t)为正负方波信号时输出的波形c(t)；3、分析此时相对应的个p、s t ，并加以定性的讨论。
4、改变运算放大器1A 的电容C ，再重复以上实验内容。
1.4 实验结果与分析（1）当C 1=C 2，ζ=0（R=0）时，波形如图11-3所示图11-3 无阻尼输入输出波形（2）当C1=C2，增大R的值，0<ζ<1时，波形如图11-4所示图11-4 欠阻尼输入输出波形（3）当C1=C2，继续增大R的值，ζ>1时，波形如图11-5所示图11-5 过阻尼输入输出波形（4）当C1>C2，ζ=0（R=0）时，波形如图11-6所示图11-6 无阻尼输入输出波形（5）当C1>C2，增大R的值，0<ζ<1时，波形如图11-7所示图11-7 欠阻尼输入输出波形（6）当C1>C2，继续增大R的值，ζ>1时，波形如图11-8所示图11-8 过阻尼输入输出波形由以上波形可知，增大R的值，使波形由无阻尼到欠阻尼和过阻尼状态变化；从ξ=中可知，欠阻尼状态下，增大C的值，可使时间常数T增大，ζ减2√KT小，超调PO增大；同时，由ωn=√K T可以得到，T增大，ωn减小，调节时间增大，响应变慢。
1.5 实验总结本次实验室自动控制理论部分的第一个实验。
通过此次实验，我了解了二阶电路装置的组成和运用，在实验前对模拟电路各部分进行了理论分析，实验时的效率得以提高，为之后的实验打下了良好的基础。
1.6 思考题（1）根据实验模拟电路图绘出对应的方框图。
消除内环将系统变为一个单位负反馈的典型结构。
此时能知道系统中的阻尼比ζ体现在哪一部分吗？如何改变ζ的数值？答：从实验模拟电路图可以得出，阻尼比体现在积分环节和惯性环节中；将系统中的某个积分环节改为惯性环节可以改变ξ的数值。
（2）当线路中的运算放大器A4的反馈电阻分别为8.2，20，28，40，50，102，120，180，220kΩ时计算系统的阻尼比ζ。
答：取C1=C2=0.68μF，则阻尼比1010707.02+=Rξ，对应取值分别为1.29，2.12，2.69，3.54，4.24，7.92，9.19，13.44，16.26。
当C1=0.082μF，C2=0.68μF时，2121010707.0CCR+=ξ，对应取值分别为0.45、0.74、0.93、1.23、1.47、2.75、3.19、4.67、5.65。
（3）用实验线路如何实现ζ=0？当把运算放大器A4所形成的内环打开时，系统主通道由2个积分环节和一个比例系数为1的放大器串联而成，主反馈仍为1，此时的ζ=？答：要使ζ=0，需将运算放大器A4所形成的内环打开；改变电路环节后，ζ仍然为0。
（4）如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？答：放大器可能会工作在非线性区，从而使使输出信号失真。
（5）在电路模拟系统中，如何实现单位负反馈？答：若此时信号与输入信号反向，将输出通过一个与输入相同的电阻引入到输入端即可。
若此时信号与输入信号同相，则需要增加一个增益为1的反向放大器来实现单位负反馈。
（6）惯性环节中的时间常数T改变意味着典型二阶系统的什么值发生了改变？σp、ts、tr、tp各值将如何改变？答：系统惯性环节的时间常数T改变意味着闭环极点的实部-ζωn发生变化。
T增大时，系统的阻尼比增大，超调量减小；等效时间常数ζωn减小，系统的调节时间ts减小。
对于调节时间和峰值时间，需要分情况讨论：若系统是过阻尼或临界阻尼，则不存在tr 、tp的概念，系统响应没有超调。
如果系统是欠阻尼，随着T的增大，峰值时间tp 和上升时间tr变大。
（7）采用反向输入的运算放大器构成系统时，如何保证闭环系统的是负反馈？有没有简单的判别方法？答：若干个运算放大器串联时，第奇数个运算放大器的输出信号与输入信号反相，因而可以通过保证反馈点接在第奇数个运算放大器的输出点来保证系统的反馈性质为负反馈。
2.实验十二 二阶系统的稳态性能研究 2.1 任务和目标（1）进一步通过实验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系： 了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差； 了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差； 研究系统的开环增益K 对稳态误差的影响。
（2）了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。
（3） 研究减小直至消除稳态误差的措施。
2.2 总体方案设计 设计原理控制系统的方框图如图12-1：图12-1 闭环控制系统方框图当H(s) = 1(单位反馈)时，系统的闭环传递函数为：Φ(s)=G(s)/(1+G(s) )，而系统的稳态误差E(S)的表达式为：E(s)=R(s)/(1+G(s) )。
系统的误差不仅与其结构（系统类型N ）及参数（增益K ）有关，而且也与入信号R(s)的大小有关。
表12-1为对应于某些常见信号，不同型别系统的稳态误差。
0 1 2 10 0 s 1p k +1121s∞vk 131s∞∞a k 1表12-1 不同型别系统对应不同信号的稳态误差型别N输入R(s)设二阶系统的方框图如图12-2：图12-2 二阶系统的方框图二阶系统的模拟电路图如图12-3：图12-3 二阶系统模拟电路图当所有固定电阻取10k，所有电容取1F时(试验中根据任务有所改变)，系统开环传递函数为：由表12-1系统型别表知，K越大稳态误差越小，故调节其增益系数K或其系统型别n即可调节稳态误差。
2.3 方案实现和具体设计（1）r(t)为阶跃信号、f(t)=0，A1(s)、A3(s)为惯性环节，A2(s)为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。
（2）将A1(s)改为积分环节，观察并记录二阶系统的稳态误差和变化。
（3）当r(t)=0、f(t)为阶跃信号时，扰动作用点在f点，A1(s)、A3(s)为惯性环节，A2(s)为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。
（4）当r(t)=0、f(t)为阶跃信号时，将扰动点从f点移动到g点，A1(s)、A3(s)为惯性环节，A2(s)为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差ess，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。
（5）当r(t)=0、f(t)为阶跃信号时，扰动作用点在f点时，观察并记录当A1(s)、A3(s)分别为积分环节时系统的稳态误差ess的变化。
（6）当r(t)、f(t)均为阶跃信号时，扰动作用点在f点时，分别观察并记录以下情况时系统的稳态误差ess。
①A1(s)、A3(s)为惯性环节；②A1(s)为积分环节，A3(s)为惯性环节；③A1(s)为惯性环节，A3(s)为积分环节。
2.4 实验结果与分析（1）r(t)为阶跃信号，f(t)=g(t)=0，A1(s)、A3(s)为惯性环节，改变K的值，输入输出波形如图12-4和图12-5所示：图12-4 K=4，R=33k时c(t)- r(t)波形图12-5 K=21，R=200k时c(t)- r(t)波形由以上结果可知，增大R12，即增大开环增益K，稳态误差减小。
同时，由闭环传递函数G(s)=K/(Ts^2+s+k)知，开环增益的大小会影响响应速度和超调量。
（2）r(t)为阶跃信号，f(t)=g(t)=0，A1(s)为积分环节、A3(s)为惯性环节，改变K的值，输入输出波形如图12-6和图12-7所示：图12-6 K=4，R=33k时c(t)- r(t)波形图12-7 K=21，R=200k时c(t)- r(t)波形由以上结果可知，将A1(s)改为积分环节后，系统变为1型系统，阶跃响应无稳态误差，故改变R12的值对系统的稳态输出无影响。
但会使系统的超调和响应速度改变。
（3）r(t)=g(t)=0，f(t)为阶跃信号，A1(s)、A3(s)为惯性环节，改变K的值，输入输出波形如图12-8和图12-9所示：图12-8 K=1时c(t)- r(t)波形图12-9 K=2时c(t)- r(t)波形当K增大时，稳态误差逐渐减小，最终消失，而系统对扰动的响应也较慢。
（4）r(t)=f(t)=0，g(t)为阶跃信号，A1(s)、A3(s)为惯性环节，改变K的值，输入输出波形如图12-10和图12-11所示：图12-10 K=1时c(t)- r(t)波形图12-11 K=2时c(t)- r(t)波形由以上实验结果可知，当开环增益紧接在扰动输入之后，系统对扰动的响应会随开环增益K的增大（电阻R12增大）而增大。
