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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. 掌握典型环节的数学模型及其在控制系统中的应用。
3. 熟悉控制系统的时间响应和频率响应分析方法。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理自动控制原理是研究控制系统动态性能和稳定性的一门学科。
本实验主要涉及以下几个方面：1. 典型环节：比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节等。
2. 控制系统：开环控制系统和闭环控制系统。
3. 时间响应：阶跃响应、斜坡响应、正弦响应等。
4. 频率响应：幅频特性、相频特性等。
三、实验内容1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节- 积分环节- 比例积分环节- 比例微分环节- 比例积分微分环节2. 典型环节的频率响应- 幅频特性- 相频特性3. 二阶系统的阶跃响应- 上升时间- 调节时间- 超调量- 峰值时间4. 线性系统的稳态误差分析- 偶然误差- 稳态误差四、实验步骤1. 典型环节的阶跃响应- 搭建比例环节、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实验电路。
- 使用示波器观察并记录各个环节的阶跃响应曲线。
- 分析并比较各个环节的阶跃响应曲线，得出结论。
2. 典型环节的频率响应- 搭建比例环节、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实验电路。
- 使用频率响应分析仪测量各个环节的幅频特性和相频特性。
- 分析并比较各个环节的频率响应特性，得出结论。
3. 二阶系统的阶跃响应- 搭建二阶系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录二阶系统的阶跃响应曲线。
- 计算并分析二阶系统的上升时间、调节时间、超调量、峰值时间等性能指标。
4. 线性系统的稳态误差分析- 搭建线性系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录系统的稳态响应曲线。
- 计算并分析系统的稳态误差。
五、实验数据记录与分析1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节：K=1，阶跃响应曲线如图1所示。
- 积分环节：K=1，阶跃响应曲线如图2所示。
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。
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。
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、实验基本情况实验名称：自控能力测试与分析实验目的：通过本实验，探究受试者的自控能力，分析其自控能力的影响因素，并探讨提高自控能力的有效方法。
实验时间：2023年X月X日至2023年X月X日实验地点：XX大学心理学实验室实验对象：随机抽取XX名大学生作为受试者，男女比例均衡。
实验工具：自控能力测试量表、实验指导手册、计时器、录音笔等。
实验流程：1. 实验准备：向受试者介绍实验目的、流程及注意事项，确保受试者理解并配合实验。
2. 实验实施：受试者按照指导手册进行自控能力测试，测试内容包括情绪控制、时间管理、诱惑抵制等。
3. 数据收集：记录受试者在实验过程中的表现及回答，使用录音笔记录实验过程。
4. 数据整理与分析：对收集到的数据进行分析，得出受试者的自控能力水平及影响因素。
二、实验内容1. 情绪控制测试（1）实验方法：受试者面对一系列情绪刺激，要求在规定时间内完成情绪控制任务。
（2）测试指标：情绪反应时间、情绪调节效果等。
2. 时间管理测试（1）实验方法：受试者根据实验指导，完成一系列时间管理任务，如制定计划、分配时间等。
（2）测试指标：任务完成时间、时间管理效果等。
3. 诱惑抵制测试（1）实验方法：受试者在面对诱惑时，要求抵制诱惑，完成实验任务。
（2）测试指标：诱惑抵制时间、诱惑抵制效果等。
三、实验结果与分析1. 情绪控制测试结果（1）受试者的情绪反应时间与自控能力呈负相关，即情绪反应时间越短，自控能力越强。
（2）情绪调节效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
2. 时间管理测试结果（1）受试者的任务完成时间与自控能力呈负相关，即任务完成时间越短，自控能力越强。
（2）时间管理效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
3. 诱惑抵制测试结果（1）受试者的诱惑抵制时间与自控能力呈负相关，即诱惑抵制时间越长，自控能力越强。
（2）诱惑抵制效果较好的受试者，其自控能力也相对较强。
四、实验结论通过本实验，我们得出以下结论：1. 情绪控制、时间管理、诱惑抵制等自控能力对受试者的整体自控能力有显著影响。
最新自控实验报告实验一实验目的：1. 理解并掌握自控系统的基本原理和工作机制。
2. 学习如何搭建和调试简单的自控实验系统。
3. 通过实验数据分析，加深对控制系统性能指标的认识。
实验设备：1. 自动控制实验台一套，包括控制器、执行器、传感器等。
2. 计算机及相关软件，用于数据采集和分析。
3. 标准测试物件，如测试质量块、固定支架等。
实验步骤：1. 根据实验要求，搭建自控系统。
包括安装传感器，连接执行器，设置控制器参数等。
2. 使用计算机软件对系统进行初步的参数设置和校准。
3. 开始实验，记录系统在不同输入下的响应数据。
4. 分析数据，绘制系统响应曲线，如阶跃响应、频率响应等。
5. 根据实验结果调整系统参数，优化系统性能。
6. 重复实验，验证参数调整的效果。
实验结果：1. 系统响应时间：记录并报告系统从接收控制信号到达到稳定状态所需的时间。
2. 稳态误差：分析系统在稳态工作时的误差情况。
3. 过渡过程：描述系统从初始状态到最终状态的过渡过程，包括超调量、振荡次数等。
4. 频率响应：绘制并分析系统频率响应曲线，评估系统的频率特性。
实验结论：1. 通过本次实验，验证了自控系统的基本原理和设计要求。
2. 实验数据显示，系统具有良好的动态响应和稳定性能。
3. 参数调整对系统性能有显著影响，合理的参数设置可以优化系统性能。
4. 实验中遇到的问题及解决方案，如系统过调、振荡等，均已得到妥善处理。
建议与展望：1. 对于未来的实验，建议增加更复杂的控制算法，如PID控制、模糊控制等，以进一步提高系统性能。
2. 可以考虑引入更多的干扰因素，以测试系统在非理想条件下的鲁棒性。
3. 建议对实验设备进行升级，以便进行更高精度和更复杂系统的实验研究。
自控实验报告实验二一、实验目的本次自控实验的目的在于深入理解和掌握控制系统的性能指标以及相关参数对系统性能的影响。
通过实验操作和数据分析，提高我们对自控原理的实际应用能力，培养解决实际问题的思维和方法。
二、实验设备本次实验所使用的设备主要包括：计算机一台、自控实验箱一套、示波器一台、信号发生器一台以及相关的连接导线若干。
三、实验原理在本次实验中，我们主要研究的是典型的控制系统，如一阶系统和二阶系统。
一阶系统的传递函数通常表示为 G(s) ＝ K ／（Ts ＋ 1)，其中 K 为增益，T 为时间常数。
二阶系统的传递函数则可以表示为 G(s) ＝ωn² ／（s²＋2ζωn s ＋ωn²)，其中ωn 为无阻尼自然频率，ζ 为阻尼比。
通过改变系统的参数，如增益、时间常数、阻尼比等，观察系统的输出响应，从而分析系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标。
四、实验内容与步骤1、一阶系统的阶跃响应实验按照实验电路图连接好实验设备。
设置不同的时间常数 T 和增益 K，通过信号发生器输入阶跃信号。
使用示波器观察并记录系统的输出响应。
2、二阶系统的阶跃响应实验同样按照电路图连接好设备。
改变阻尼比ζ 和无阻尼自然频率ωn，输入阶跃信号。
用示波器记录输出响应。
五、实验数据记录与分析1、一阶系统当时间常数 T ＝ 1s，增益 K ＝ 1 时，系统的输出响应呈现出一定的上升时间和稳态误差。
随着时间的推移，输出逐渐稳定在一个固定值。
当 T 增大为 2s，K 不变时，上升时间明显变长，系统的响应速度变慢，但稳态误差基本不变。
2、二阶系统当阻尼比ζ ＝ 05，无阻尼自然频率ωn ＝ 1rad/s 时，系统的输出响应呈现出较为平稳的过渡过程，没有明显的超调。
当ζ 减小为 02，ωn 不变时，系统出现了较大的超调，调整时间也相应变长。
通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：对于一阶系统，时间常数 T 越大，系统的响应速度越慢；增益 K 主要影响系统的稳态误差。
自控原理实验报告实验一
《自控原理实验报告实验一》
自控原理是一种重要的控制理论，它在工程、生物学、心理学等领域都有着广
泛的应用。
在本次实验中，我们将通过实验一来探索自控原理的基本概念和应用。
实验一的目的是通过控制系统的搭建和实验验证，来理解自控原理的基本原理。
在实验中，我们将使用一台简单的控制系统，通过调节输入信号和反馈信号的
关系，来实现对系统的自控。
首先，我们搭建了一个简单的控制系统，包括一个输入信号发生器、一个控制
器和一个被控对象。
通过调节输入信号发生器的输出信号，我们可以改变被控
对象的状态。
而控制器则根据被控对象的状态和预设的目标状态，来调节输入
信号的大小，从而实现对被控对象的自控。
在实验过程中，我们进行了多组实验，通过改变输入信号的频率、幅值和相位
等参数，来观察被控对象的响应。
同时，我们也调节了控制器的参数，来验证
自控原理的稳定性和鲁棒性。
通过实验一的实验结果，我们得出了一些结论。
首先，我们发现控制系统的稳
定性和鲁棒性与控制器的参数设置有着密切的关系。
合理的参数设置可以使控
制系统更加稳定和鲁棒。
其次，我们也验证了自控原理中的负反馈和正反馈的
概念，并通过实验结果来解释这些概念的作用和影响。
总的来说，实验一为我们提供了一个很好的机会来理解自控原理的基本概念和
应用。
通过实验，我们不仅加深了对自控原理的理解，同时也学会了如何通过
控制系统来实现对被控对象的自控。
这对于我们今后在工程、生物学、心理学
等领域的研究和应用都具有着重要的意义。
一、实验目的1. 了解自控能力的基本概念和重要性；2. 探究自控能力在个体发展中的作用；3. 通过实验方法，提高自身的自控能力。
二、实验方法1. 实验对象：本实验选取了20名大学生作为实验对象，其中男生10名，女生10名，年龄在18-25岁之间；2. 实验材料：实验材料包括一份自控能力问卷、一份实验指导手册、一份自控能力训练手册；3. 实验过程：（1）自控能力问卷调查：首先对实验对象进行自控能力问卷调查，了解其自控能力水平；（2）自控能力训练：根据实验指导手册，对实验对象进行为期四周的自控能力训练，包括时间管理、情绪管理、目标管理等；（3）自控能力再评估：在训练结束后，对实验对象进行自控能力再评估，比较训练前后的自控能力变化。
三、实验结果1. 自控能力问卷调查结果：在实验开始时，实验对象的自控能力平均分为70分，说明实验对象的自控能力水平一般；2. 自控能力训练效果：经过四周的自控能力训练，实验对象的自控能力平均分提高到了85分，提高了15分，说明自控能力训练对提高个体的自控能力具有显著效果；3. 自控能力再评估结果：在训练结束后，实验对象的自控能力平均分进一步提高到了90分，提高了5分，说明自控能力训练对个体的自控能力具有持续影响。
四、实验分析1. 自控能力的重要性：自控能力是个人成长和成功的关键因素之一，它关系到个体在面对诱惑、挑战和压力时的应对能力。
通过本次实验，我们验证了自控能力的重要性，并认识到提高自控能力对个体发展的积极影响；2. 自控能力训练方法的有效性：本次实验采用了时间管理、情绪管理、目标管理等自控能力训练方法，结果表明这些方法对提高个体的自控能力具有显著效果。
在实际生活中，我们可以通过以下方式提高自控能力：（1）制定明确的目标：明确的目标有助于我们更好地集中精力，提高自控能力；（2）合理安排时间：合理的时间安排有助于我们更好地管理自己的工作和生活，提高自控能力；（3）学会情绪管理：情绪管理有助于我们更好地应对生活中的挑战，提高自控能力；（4）养成良好的习惯：养成良好的习惯有助于我们形成稳定的自控能力，提高生活质量。
自控实验报告自控实验报告引言：自控是指个体能够自主地控制和管理自己的行为、情绪和思维，以达到预期的目标。
自控能力对于个人的成长和成功至关重要，因此，本实验旨在探究自控能力的培养方法及其对个体的影响。
实验设计：本实验采用了随机分组设计，将参与者分为实验组和对照组。
实验组接受了自控训练，而对照组则没有接受任何干预。
实验组的训练内容包括目标设定、时间管理、情绪调控和自我激励等方面的技巧。
实验过程：实验组的参与者在训练期间每天进行自控训练，包括设定每日目标、制定时间表、记录情绪变化和给予自我奖励等。
对照组的参与者则按照平时的生活方式进行。
实验总共持续了四个星期。
实验结果：通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：1. 自控训练能够显著提升参与者的自控能力。
实验组的参与者在自控能力测试中表现出更好的成绩，包括更好的情绪调控能力、更高的目标达成率和更好的时间管理能力。
2. 自控训练对于参与者的生活质量有积极影响。
实验组的参与者在训练结束后，报告了更高的满意度和幸福感。
他们更能够控制自己的情绪，更有条理地安排时间，并且更能够实现自己的目标。
3. 自控训练对于个体的长期发展具有重要意义。
通过训练，参与者学会了如何制定目标、克服困难和保持自我激励。
这些技能对于个人的学习、工作和人际关系都具有重要意义。
讨论：本实验结果表明，自控训练对于个体的自控能力和生活质量具有显著影响。
然而，我们也要注意到，自控能力的培养是一个长期的过程，需要持续的努力和实践。
在实际应用中，我们可以结合自控训练和其他方法，如心理咨询和行为疗法，来提升个体的自控能力。
结论：自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，提高生活质量。
在现代社会，自控能力对于个人的成功和幸福至关重要。
因此，我们应该重视自控能力的培养，并积极采取措施来提升自己的自控能力。
总结：通过本实验的设计和实施，我们深入了解了自控能力的培养方法及其对个体的影响。
自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，并提高生活质量。
北航自控实验报告北航自控实验报告自控实验是北航自动化专业学生的重要课程之一，通过实验，学生能够巩固和应用所学的自动控制理论知识，提高实践能力。
本文将从实验目的、实验内容、实验结果和实验总结等方面，对北航自控实验进行详细介绍。
实验目的自控实验的目的是通过实际的控制系统，让学生了解自动控制的基本原理和方法，培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过实验，学生能够掌握控制系统的建模、仿真和实际控制过程中的参数调整方法，提高自己的工程实践能力。
实验内容北航自控实验包括多个实验项目，其中包括PID控制器的设计与调整、系统建模与仿真、状态空间控制等。
在PID控制器的设计与调整实验中，学生需要根据给定的控制要求，设计出合适的PID控制器，并通过调整PID参数来实现系统的稳定性和性能要求。
在系统建模与仿真实验中，学生需要根据给定的系统动力学方程，建立系统的数学模型，并通过仿真软件进行系统的动态仿真。
在状态空间控制实验中，学生需要学习和应用状态空间法进行系统的控制设计。
实验结果通过实验，学生能够得到实验结果，并进行分析和总结。
实验结果包括系统的响应曲线、参数调整结果等。
学生需要根据实验结果，评估系统的控制性能，并对控制器的参数进行调整。
通过实验结果的分析，学生能够深入理解自动控制的原理和方法，并提高自己的问题解决能力。
实验总结自控实验是北航自动化专业学生的重要课程之一，通过实验，学生能够将理论知识应用到实践中，并提高自己的实际操作能力和问题解决能力。
在实验过程中，学生需要仔细操作实验设备，准确记录实验数据，并进行数据分析和总结。
通过实验总结，学生能够发现实验中存在的问题，并提出改进措施，提高自己的实验技巧和创新能力。
总之，北航自控实验是自动化专业学生不可或缺的一部分，通过实验，学生能够巩固和应用所学的自动控制理论知识，提高实践能力。
通过实验目的、实验内容、实验结果和实验总结等方面的介绍，相信读者对北航自控实验有了更加深入的了解。
实验二．二、三阶系统动态分析一．实验目的：1．学习二、三阶系统的电模拟方法及参数测试方法；2．观察二、三阶系统的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响； 3．学习虚拟仪器（超抵频示波器）的使用方法； 4．使用MATLAB 仿真软件进行时域法分析； 5．了解虚拟实验的使用方法。
二．实验设备及仪器1．模拟实验箱； 2．低频信号发生器；3．虚拟仪器(低频示波器)； 4．计算机；5．MATLABL 仿真软件。
三．实验原理及内容实验原理：1、二阶系统的数学模型系统开环传递函数为系统闭环传递函数为2、 二阶系统暂态性能(a) 延迟时间t d : 系统响应从 0 上升到稳态值的 50% 所需的时间。
)2s (s n 2nςω+ω为阻尼比（，为无阻尼自然振荡频率其中：ςωω+ςω+ω==n 2nn 22ns 2s )s (G )s (R )s (C(b) 上升时间t r : 对于欠阻尼系统是指 , 系统响应从 0 上升到稳态值所需的时间 ; 对于过阻尼系统则指 , 响应从稳态值的 10% 上升到 90% 所需的时间。
(c) 峰值时间t p : 系统响应到达第一个峰值所需的时间。
(d) 最大超调量σp ( 简称超调量 ) : 系统在暂态过程中输出响应超过稳态值的最大偏离量。
通常以单位阶跃响应稳态值的百分数来表示 , 即%100e e esin 1e)t sin(1e1)y(t )y()y()y(t σ22pn pn pn 11t 2t p d 2t p p p ⨯===-=+--=-=∞∞-=-------ζπζζπζζωζωζωϕζϕωζ超调量)t sin(1e 1)t (y d 2tn ϕωζζω+--=- 2n d p d 1ωπωπt 0)t sin()t (y ζω-==∴= 峰值时间求导可得对dr t t ωπt 1y(t)rϕ-=== 可令2n21n πϕωξ-=-t ≈n2d n d 2.06.01t 7.01ως+ς+ως+≈或n2d n d2.06.01t 7.01t ως+ς+≈ως+≈或(e) 调节时间t s : 系统响应到达并不再越出稳态值的容许误差带±Δ所需的最短时间 , 即通常取Δ为稳态值的 5% 或 2% 。
第1篇一、实验目的1. 理解超前校正的原理及其在控制系统中的应用。
2. 掌握超前校正装置的设计方法。
3. 通过实验验证超前校正对系统性能的改善效果。
二、实验原理超前校正是一种常用的控制方法，通过在系统的前向通道中引入一个相位超前网络，来改善系统的动态性能。
超前校正能够提高系统的相角裕度和截止频率，从而改善系统的快速性和稳定性。
超前校正装置的传递函数一般形式为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K \) 为校正装置的增益，\( T_{s} \) 为校正装置的时间常数。
三、实验设备1. 控制系统实验平台2. 数据采集卡3. 计算机及仿真软件（如MATLAB/Simulink）4. 待校正系统四、实验步骤1. 搭建待校正系统模型：在仿真软件中搭建待校正系统的数学模型，包括系统的传递函数、输入信号等。
2. 分析系统性能：通过仿真软件分析待校正系统的性能，包括稳态误差、超调量、上升时间等。
3. 设计超前校正装置：根据待校正系统的性能要求，设计合适的超前校正装置参数。
4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。
5. 实验数据分析：对实验数据进行分析，比较校正前后系统的性能差异。
五、实验内容1. 系统模型搭建：搭建一个简单的二阶系统模型，其传递函数为：\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)} \]2. 系统性能分析：分析该系统的稳态误差、超调量、上升时间等性能指标。
3. 设计超前校正装置：根据系统性能要求，设计一个超前校正装置，其传递函数为：\[ H(s) = \frac{1 + \frac{K}{T_{s}s}}{1 + \frac{T_{s}s}{K}} \]其中，\( K = 2 \)，\( T_{s} = 0.5 \)。
4. 仿真验证：将设计好的超前校正装置添加到系统中，进行仿真验证，观察校正后的系统性能。
一、实验目的1. 了解非线性系统在自动控制中的应用及其特点。
2. 掌握非线性系统相平面分析方法，分析非线性系统动态性能。
3. 通过实验验证非线性环节对系统性能的影响。
二、实验原理非线性系统是指系统输出与输入之间存在非线性关系的系统。
非线性系统的特点是动态性能复杂，难以用线性理论进行分析。
相平面分析是研究非线性系统动态性能的一种有效方法。
本实验采用相平面分析方法，分析带有饱和非线性环节的控制系统动态性能。
饱和非线性环节是一种常见的非线性环节，其特点是输入输出之间存在饱和限制。
三、实验设备1. PC机一台2. MATLAB软件3. Simulink仿真工具箱四、实验步骤1. 建立带有饱和非线性环节的控制系统模型。
2. 设置系统参数，包括饱和非线性环节的上限和下限。
3. 对系统进行仿真，记录系统输入饱和非线性环节前后的相轨迹图。
4. 分析相轨迹图，比较有无非线性环节的性能。
5. 求解超调量。
五、实验结果与分析1. 建立控制系统模型本实验控制系统模型为：\[ G(s) = \frac{K}{1 + Ts} \]其中，K为比例增益，T为时间常数。
饱和非线性环节为：\[ f(x) = \begin{cases}0 & \text{if } x \leq -0.5 \\x & \text{if } -0.5 < x < 0.5 \\1 & \text{if } x \geq 0.5\end{cases} \]2. 设置系统参数设K=1，T=0.1，饱和非线性环节上限和下限分别为0.5和-0.5。
3. 仿真结果（此处插入仿真结果相轨迹图）从相轨迹图可以看出，饱和非线性环节对系统性能有显著影响。
在饱和非线性环节存在的情况下，系统相轨迹出现弯曲，动态性能变差。
4. 性能分析（1）超调量超调量是衡量系统响应速度和稳定性的重要指标。
本实验中，饱和非线性环节导致系统超调量增加，说明系统响应速度变慢，稳定性变差。
一、实验目的1. 熟悉自动控制原理中典型环节的电路模拟与软件仿真方法。
2. 掌握典型环节（比例、积分、微分、惯性等）的阶跃响应特性及其动态特性。
3. 分析参数变化对典型环节阶跃响应的影响，为控制系统设计提供理论依据。
二、实验原理自动控制系统中，各种典型环节按照一定的关系组合而成，实现对被控对象的调节与控制。
本实验通过电路模拟与软件仿真，研究典型环节的阶跃响应特性及其动态特性。
三、实验仪器与设备1. XMN-2自动控制原理模拟实验箱2. 计算机3. CAE-PCI软件4. 万用表四、实验内容及步骤1. 比例环节（1）搭建比例环节模拟电路，测量输入、输出电压，记录数据。
（2）利用CAE-PCI软件对比例环节进行仿真，设置不同的比例系数，观察阶跃响应曲线。
（3）分析参数变化对比例环节阶跃响应的影响。
2. 积分环节（1）搭建积分环节模拟电路，测量输入、输出电压，记录数据。
（2）利用CAE-PCI软件对积分环节进行仿真，设置不同的积分时间常数，观察阶跃响应曲线。
（3）分析参数变化对积分环节阶跃响应的影响。
3. 微分环节（1）搭建微分环节模拟电路，测量输入、输出电压，记录数据。
（2）利用CAE-PCI软件对微分环节进行仿真，设置不同的微分时间常数，观察阶跃响应曲线。
（3）分析参数变化对微分环节阶跃响应的影响。
4. 惯性环节（1）搭建惯性环节模拟电路，测量输入、输出电压，记录数据。
（2）利用CAE-PCI软件对惯性环节进行仿真，设置不同的时间常数，观察阶跃响应曲线。
（3）分析参数变化对惯性环节阶跃响应的影响。
五、实验结果与分析1. 比例环节（1）实验结果：随着比例系数的增大，比例环节的阶跃响应速度加快，但超调量增大。
（2）分析：比例环节的阶跃响应速度与比例系数成正比，超调量与比例系数成反比。
2. 积分环节（1）实验结果：随着积分时间常数的增大，积分环节的阶跃响应速度变慢，但超调量减小。
（2）分析：积分环节的阶跃响应速度与积分时间常数成反比，超调量与积分时间常数成反比。
一、实验目的1. 了解自动控制系统的基本组成和原理。
2. 掌握常用自动控制系统的设计方法。
3. 学会使用实验设备进行系统搭建和参数调试。
4. 提高动手实践能力和问题解决能力。
二、实验原理自动控制系统是指利用自动控制装置实现被控对象输出量的自动控制。
其基本组成包括被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
本实验采用PID控制器进行系统设计，通过调节PID参数实现对被控对象的精确控制。
三、实验设备与器件1. 计算机一台2. NI ELVIS多功能虚拟仪器综合实验平台一套3. LabVIEW软件4. 12V直流电机一个5. 光电管一个6. 电阻若干7. 导线若干四、实验步骤1. 系统搭建（1）根据实验要求，在ELVIS平台上搭建PID控制系统，包括被控对象、控制器、执行机构和反馈环节。
（2）连接光电管，用于检测被控对象的转速。
（3）连接电阻和导线，完成电路连接。
2. 参数调试（1）启动LabVIEW软件，编写PID控制器程序。
（2）根据实验要求，设置PID参数（比例、积分、微分系数）。
（3）通过调整PID参数，观察系统响应曲线，分析系统性能。
3. 实验数据记录（1）记录不同PID参数下的系统响应曲线。
（2）分析系统性能，包括超调量、稳态误差、上升时间等。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过调整PID参数，得到以下实验结果：- 当比例系数Kp=1.2，积分系数Ki=0.1，微分系数Kd=0.01时，系统响应曲线如图1所示。
- 当比例系数Kp=0.5，积分系数Ki=0.2，微分系数Kd=0.05时，系统响应曲线如图2所示。
2. 实验分析（1）从实验结果可以看出，增大比例系数Kp，系统响应速度加快，但超调量增大。
（2）增大积分系数Ki，系统稳态误差减小，但响应速度变慢。
（3）增大微分系数Kd，系统响应曲线更加平滑，但超调量可能增大。
（4）根据实验结果，选择合适的PID参数，可以使系统性能达到最佳。
六、实验总结1. 本实验通过搭建PID控制系统，掌握了自动控制系统的基本组成和原理。
实验一 二阶系统时域分析
一、实验目的
1、研究二阶系统的两个重要参数ζ、Wn 与系统结构之间的关系。
2、观察系统在阶跃输入作用下的响应，运用基本理论，分析系统过渡过程特点及各种参数对其过程的影响，从而找出改善系统动态性能的方法，并在实验中加以验证。
3、学习二阶系统阶跃响应的测试方法。
4、掌握开怀传递函数与闭环传递函数之间的对应关系，以及ζ、Wn 与传递函数之间的关系。
二、实验内容
选择适当的元器件建立单位负反馈二阶系统。
开怀传递函数由积分环节和惯性环节构成：
令T 1 =T 2=T
1、设T=1
改变K 值，使阻尼比ζ，分别为0、0.5、0.7、1、1.5；观察并记录在单位阶跃信号作用下，不同阻尼比时，系统输出响应曲线，并测量系统的超调量 σ％、上升时间t r 、峰值时间t P 、调节时间t S 。
2、设定K 值
使ζ=0.707，改变时间常数T ，观察并记录在单位阶跃信号作用下，系统输出曲线，并测量系统的超调量σ％、上升时间t r 、峰值时间t P 、调节时间t S 。
并与（1）的结果加以比较。
3、改变时间常数
使T 1 不等于T 2，观察并记录输出波形的变化情况。
)1()(21+=S T S T K
s G
实验二 线性系统复域分析
一、实验目的
1、掌握根轨迹的画法。
2、熟练应用根轨迹分析系统特性。
二、实验内容
1、 给出反馈系统， H(S)=1,绘制根轨迹，并判断系统的稳定性。
若H(S)改为H(S)=1+2S ，重新绘制系统根轨迹，判断系统的稳定性，
分析H(S)所产生的效应。
2、 给出两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为
绘制两个系统的根轨迹，在根轨迹上确定K=10时，系统的闭环极点，就锁确定的闭环极点和零点的分布，定性分析系统的稳态性能和动态性能。
测量系统的阶跃响应曲线，对所做分析加以验证比较，说明开环零点对系统的作用。
)
10)(1()
9()(22+++=s s s s K s G )5)(2()(2++=s s s K s G )10)(1()5.0()(21+++=s s s s K s G
实验三 频域分析
一、实验目的
1、掌握系统的频率域指标的测量及含义。
建立起频率域指标与时间域指标间的联系。
2、学会用频率域指标分析控制系统的特性。
二、实验内容
1、给出不同阻尼比的二阶系统
绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量相角裕度PM 、剪切频率Wc 、幅值裕度GM 、相角交接频率Wg 、相对谐振峰值Mr 、谐振频率Wr 、带宽频率Wb ，有这些指标分析系统的性能。
观察系统的单位阶跃响应曲线，估计指标上升时间tr 、峰值时间tp 、调节时间ts 、超调量σ％，验证用频率域指标分析结果，建立起σ％于PM 、Wc 与tp 、ts 之间的关系。
2、给定高阶系统的开环传递函数为 ，绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量相角裕度PM 、剪切频率wc 、幅值裕度GM 、相角交界
频率wg 、相对谐振峰值Mr 、谐振频率Wr 、带宽截止频率Wb 、中频区宽度H ，由这些指标分析该闭环系统的性能。
3、给定高阶系统的开环传递函数为 ，T 1 、T 2 分别为（T 1 =1 ，T 2 =3）；（T 1 =1 ，T 2 =1）；（T 1 =3 ，T 2 =1）。
绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量系统的以上性能指标，分析系统的稳定性。
4、给定非最小相位系统的开环传递函数 ，绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量系统的以上性能指标，分析系统的稳定性。
)12()51(5)(++=S S S s G )1()1(5)(21++=S T S S T s G 125)(-=S s G
实验四线性系统综合
一、实验目的
1、掌握控制系统各种串联控制器的特性。
2、熟练应用各种校正方法与校正系统。
二、实验内容
1、对下列给出的各被控系统，按照对应的性能指标要求，设计串联补偿器
在设计过程中，请使用超前、迟后、迟后—超前这些基本的补偿器。
如果这些补偿器不能满足特性要求，请使用其他补偿结构。
在每一种情况，请给出你的设计结果：补偿器传递函数、补偿前后的闭环传递函数、根轨迹图、Bode图、闭环幅频特性、闭环单位阶跃响应曲线、超调量σ％、调节时间ts、相角裕度PM、剪切频率Wc、幅值裕度GM、相角交接频率Wg、相对谐振峰值Mr、谐振频率Wr、带宽频率Wb。
2、补偿器的设计
必须符合实际情况要求，即要保证补偿器极点与零点的比值小于2。
如果这个比值必须大于20才能满足要求，则要将该补偿器分级实现。
原因在于较大的比值，会使在实际补偿电器元件选择遇到困难。
1)G(S)=200/S(0.1S+1)；PM≥45°，wc≥50rad/s
2)G(S)=1/S(S+1)(S+5)；ζ≥0.707，ts≤4s，tr≥3s。
