实验五四川大学自动控制原理实验报告

目录一．实验目的 (1)二．实验设备及仪器 (1)三．实验内容1.惯性环节（1）实验原理 (1)（2）实验内容 (1)（3）实验数据 (2)（4）误差分析 (5)2.震荡环节（1）实验原理 (6)（2）实验内容 (6)（3）实验数据 (6)（4）误差分析 (8)3.二阶系统（1）实验原理 (9)（2）实验内容 (9)（3）实验数据 (9)（4）误差分析 (11)4.三阶系统（1）实验原理 (12)（2）实验内容 (12)（3）实验数据 (12)（4）误差分析 (14)四．思考题 (15)五．心得体会 (15)附：实验原始数据记录单 (16)实验一. 典型环节的电模拟及阶跃响应分析实验二. 二、三阶系统动态分析一、实验目的：1、学习典型环节、二阶三阶系统的电模拟方法及参数测试方法；2、观察典型环节、二阶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、学习示波器的使用方法；4、学习使用MATLAB中SIMULINK的使用，进行时域法分析。

二、实验设备及仪器：1、模拟实验箱；2、示波器；3、计算机；4、MATLAB仿真软件。

（1（2b.（3T=1s T=2sK R2/kΩC/μF Tr/s K实测K R2/kΩC/μF Tr/s K实测1 100 10 5.16 1 1 100 20 8.08 1.042 200 5 5.68 2 2 200 10 10.7 1.96①K=1，T=1s 时实验仿真图及波形如下：仿真波形实验波形②K=2，T=1s 时实验仿真图及波形如下：仿真波形实验波形K=1，T=2s 时实验仿真图及波形如下：仿真波形实验波形④K=2，T=2s 时实验仿真图及波形如下：仿真波形实验波形我们还在MATLAB中做了仿真，得到了如下曲线方便比较：T=1s时的波形图T=2s时的波形图（4）误差分析由理论公式，(1)10.020.051tTK e-∣--∣≤≤，可将数据整理如下表所示：K T/s t s(实际值)/（s）t s(理论值)/(s)t s(模拟值)/(s)K T/s t s(实际值)/（s）t s(理论值)/(s)t s(模拟值)/(s)1 1 5.16 2.996~3.912 2.9473 1 2 8.08 5.992~7.8245.89462 1 5.68 3.219~3.6892．9473 2 2 10.7 6.438~7.3785.8946总结：惯性环节中显示的波形是呈现指数型规律变化的。

《自动控制原理》实验报告姓名：学号：专业：班级：时段：成绩：工学院自动化系实验一 典型环节的MATLAB 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、实验原理1．比例环节的传递函数为K R K R R RZ Z sG 200,1002)(211212==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。

三、实验内容按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。

① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ；② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+=四、实验结果及分析① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形② 仿真模型及波形图11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s G 11)(1+=s s G 15.01)(2+=s s G③ 积分环节ss G 1)(1=④ 微分环节⑤ 比例+微分环节（PD ）⑥比例+积分环节（PI）五、分析及心得体会实验二线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。

2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。

3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。

二、基础知识及MATLAB 函数（一）基础知识时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。

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(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： TS S Ui S Uo 1)()(=(3)阶跃响应： )0(1)(≥=t t Tt Uo 其中 C R T 0=(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：模拟电路图：②取 R0=R1=200K ；C=2uF 。

+Uo10VU o(t)2 1U i(t ) 00 .tUo无穷U o(t)21U i(t )0 .2st理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线① 取R0 = R2 = 100K ，R3 = 10K ，C = 1uF ；R1 = 100K 。

② 取R0=R2=100K ，R3=10K ，C=1uF ；R1=200K 。

6.比例积分微分环节 (PID) (1)方框图：(2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图：Uo无穷U o(t)2 1U i(t )0 .4stUo10VUo(t)2 1U i(t )0 .4stKp+ U i(S)1 Ti S+U o(S)+ +Td S(5)理想与实际阶跃响应曲线对照：①取 R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；R1 = 100K。

②取 R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；R1 = 200K。

四、实验步骤及结果波形1.按所列举的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。

2.将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。

《自动控制原理》实验报告姓名：学号：班级：11电气1班专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院2013年12月目录实验一、典型环节的模拟研究实验二、二阶系统的阶跃响应分析实验三、线性系统的稳态误差分析实验四、线性系统的频率响应分析实验一典型环节的模拟研究1.1 实验目的1、熟悉并掌握TD-ACS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曲线和实际阶跃响应曲线。

3、了解参数变化对典型环节动态特性的影响。

1.2 实验设备PC机一台，TD-ACS实验系统一套。

1.3 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：如图1.1-1 所示。

图1.1-1(2) 传递函数：Uo(S)/Ui(S)=K(3) 阶跃响应：Uo(t)=K(t≥0)其中K=R1/R0(4) 模拟电路图：图1.1-2注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K 的电阻，实验中不需要再接。

以后的实验中用到的运放也如此。

(5) 理想与实际阶跃响应对照曲线：①取R0 = 200K；R1 = 100K。

理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线2．积分环节(I)(1) 方框图：如右图1.1-3 所示。

图1.1-3(2) 传递函数：错误!未找到引用源。

(3) 阶跃响应：Uo(t) = 错误!未找到引用源。

(t 0) 其中T=R0C(4) 模拟电路图：如图1.1-4 所示。

图1.1-4(5) 理想与实际阶跃响应曲线对照：①取R0 = 200K；C = 1uF。

3．比例积分环节(PI)(1)方框图：如图1.1-5 所示。

图1.1-5(2) 传递函数：错误!未找到引用源。

(3)阶跃响应：Uo(t)=K+t/T(t) (t 0) 其中K=Ri/Ro; T=RoC(4) 模拟电路图：见图1.1-6图1.1-6(5) 理想与实际阶跃响应曲线对照：①取R0 = R1 = 200K；C = 1uF。

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 。

第1篇一、实验目的1. 理解自控制原理的基本概念和基本方法。

2. 掌握典型控制系统的组成和基本工作原理。

3. 学习使用实验仪器，进行控制系统模拟实验。

4. 分析和评估控制系统的性能指标，提高对控制系统设计和优化的认识。

二、实验仪器与设备1. EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2. 计算机一台3. 万用表一个三、实验原理1. 自控制原理基本概念：自控制原理是研究如何利用反馈信息来控制系统的行为，使其达到预定的目标。

其基本原理是：通过将系统的输出信号反馈到输入端，与输入信号进行比较，产生误差信号，然后根据误差信号调整系统的控制策略，以达到控制目标。

2. 典型控制系统组成：典型控制系统通常由控制器、被控对象、反馈环节和执行机构组成。

3. 控制系统模拟实验：利用实验箱和计算机，通过模拟电路搭建典型控制系统，进行实验研究。

四、实验内容1. 实验一：典型环节及其阶跃响应- 实验目的：掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法，掌握控制系统时域性能指标的测量方法。

- 实验步骤：1. 搭建一阶系统的模拟电路。

2. 通过计算机等测量仪器，测量系统的输出，得到系统的动态响应曲线及性能指标。

3. 改变系统的参数，分析参数对系统性能的影响。

2. 实验二：二阶系统阶跃响应- 实验目的：了解二阶系统的阶跃响应特性，掌握二阶系统的性能指标。

- 实验步骤：1. 搭建二阶系统的模拟电路。

2. 通过计算机等测量仪器，测量系统的输出，得到系统的阶跃响应曲线及性能指标。

3. 分析二阶系统的性能指标，如上升时间、超调量、调节时间等。

3. 实验三：连续系统串联校正- 实验目的：学习连续系统串联校正方法，提高控制系统的性能。

- 实验步骤：1. 搭建连续系统的模拟电路。

2. 分析系统的性能指标，确定校正方法。

3. 通过计算机等测量仪器，测量校正后的系统输出，评估校正效果。

五、实验结果与分析1. 实验一：通过搭建一阶系统的模拟电路，测量系统的输出，得到系统的动态响应曲线及性能指标。

实验三 典型环节（或系统）的频率特性测量一、实验目的1．学习和掌握测量典型环节（或系统）频率特性曲线的方法和技能。

2．学习根据实验所得频率特性曲线求取传递函数的方法。

二、实验内容1．用实验方法完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试。

2．用实验方法完成典型二阶系统开环频率特性曲线的测试。

3．根据测得的频率特性曲线求取各自的传递函数。

4．用软件仿真方法求取一阶惯性环节频率特性和典型二阶系统开环频率特性，并与实验所得结果比较。

三、实验步骤1．利用实验设备完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试。

在熟悉上位机界面操作的基础上，充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。

为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能，接线方式将不同于上述无上位机情况。

仍以一阶惯性环节为例，此时将Ui 连到实验箱 U3单元的O1（D/A 通道的输出端），将Uo 连到实验箱 U3单元的I1（A/D 通道的输入端），并连好U3单元至上位机的并口通信线。

接线完成，经检查无误，再给实验箱上电后，启动上位机程序，进入主界面。

界面上的操作步骤如下：①按通道接线情况完成“通道设置”:在界面左下方“通道设置”框内，“信号发生通道”选择“通道O1＃”，“采样通道X ”选择“通道I1＃”，“采样通道Y ”选择“不采集”。

②进行“系统连接”（见界面左下角），如连接正常即可按动态状态框内的提示（在界面正下方）“进入实验模式”；如连接失败，检查并口连线和实验箱电源后再连接，如再失败则请求指导教师帮助。

③进入实验模式后，先对显示进行设置：选择“显示模式”（在主界面左上角）为“Bode”。

④完成实验设置，先选择“实验类别”（在主界面右上角）为“频域”，然后点击“实验参数设置”，在弹出的“频率特性测试频率点设置”框内，确定实验要测试的频率点。

注意设置必须满足ω<30Rad/sec 。

⑤以上设置完成后，按“实验启动”启动实验。

界面中下方的动态提示框将显示实验测试的进展情况，从开始测试直至结束的过程大约需要2分钟。

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实验评价：指导教师（签名）年⽉⽇实验名称：线性定常系统的稳态误差⼀、实验⽬的和要求：（⼀）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；（⼆）研究系统的开环增益K 对稳态误差的影响。

⼆、实验内容：（⼀）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；（⼆）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；（三）观测II 型⼆阶系统的单位斜坡响应和单位抛物波响应，并实测它们的稳态误差。

三、实验原理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 控制系统的⽅框图由图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型⼆阶系统的⽅框图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。

自动控制原理实验报告分析1. 引言自动控制原理是现代工程中非常重要的一门学科。

它研究如何设计和分析能够实现自动化控制的系统，以满足特定的性能要求。

通过实验，我们可以验证控制系统的性能，并深入理解自动控制原理的基本概念和工作原理。

本文将对自动控制原理实验进行详细分析和总结。

2. 实验目的本次实验的目的是研究PID（比例-积分-微分）控制器在温度控制系统中的应用。

通过调节PID控制器的参数，我们可以观察到不同控制参数对系统稳定性、响应速度和超调量等性能指标的影响。

3. 实验步骤本次实验使用了一个温度控制系统。

我们需要调节PID控制器的三个参数（比例增益、积分时间和微分时间）来实现温度的稳定控制。

具体的实验步骤如下：3.1 准备工作在进行实验之前，我们需要确保实验所需的设备和软件已经准备就绪。

这包括温度传感器、温度控制器、计算机等。

3.2 连接系统将温度传感器连接到温度控制器，并将温度控制器连接到计算机。

确保连接正确并稳定。

3.3 设置初始参数在实验开始前，我们需要设置PID控制器的初始参数。

一般情况下，我们可以先将比例增益和积分时间设置为较小的值，微分时间设置为0。

3.4 开始实验启动温度控制系统，并记录温度的变化。

观察温度的稳定性、响应速度和超调量等指标，并记录下来。

3.5 调节参数根据实验结果，我们可以调节PID控制器的参数来改善系统的性能。

通过增大比例增益可以提高系统的响应速度，但可能会导致较大的超调量。

增大积分时间可以减小超调量，但可能会降低系统的稳定性。

调节微分时间可以改善系统的稳定性和响应速度。

3.6 重复实验根据实验结果，我们可以不断调节PID控制器的参数，并进行多次实验，以得到更好的控制效果。

4. 实验结果分析根据实验的记录数据，我们可以对实验结果进行分析。

通过观察温度的变化曲线以及性能指标的大小，我们可以得出如下结论：•较大的比例增益可以提高系统的响应速度，但会导致较大的超调量。

•较大的积分时间可以减小超调量，但会降低系统的稳定性。

《自动控制原理》课程实验报告姓名： 班级： 学号： 实验时间： 实验成绩： 一、 实验目的：1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。

2．通过响应曲线观测特征参量ζ和ωn 对二阶系统性能的影响。

3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。

二、 实验要求：1．根据实验步骤，写出调试好的MATLAB 语言程序，及对应的MATLAB 运算结果。

2．记录各种输出波形，根据实验结果分析参数变化对系统的影响。

3．总结判断闭环系统稳定的方法，说明增益K 对系统稳定性的影响。

三、 实验步骤：1．观察函数step( )函数和impulse( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为146473)(2342++++++=s s s s s s s G ，可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。

2．对典型二阶系统2222)(nn ns s s G ωζωω++= 1）分别绘制出ωn =2(rad/s),ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响。

2）绘制出当ζ=0.25，ωn 分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数ωn 对系统的影响。

3．单位负反馈系统的开环模型为)256)(4)(2()(2++++=s s s s Ks G ，试判断系统的稳定性，并求出使得闭环系统稳定的K 值范围四、 实验结果与结论时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。

为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。

本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。

1．用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。

自控实验报告郭倩茜1043031591 汪莎莎1043031451 卓小慧1043031488 何元利1043031471实验五 三阶串联校正一、实验目地1．知道系统开环放大倍数对系统稳定性地影响；2．根据要求,设计串联矫正环节.并适当地调整控制系统参数； 3．通过对控制系统参数地调整，熟悉控制系统中校正装置地作用.二．实验设备及仪器1．模拟实验箱；2．虚拟仪器（低频示波器）； 3．计算机；4．MA TLAB 仿真软件.三．实验内容设一单位反馈系统地结构图如下图所示：其中，k 是开环放大倍数，Gc(s)为串联校正环节.当该系统出现近似等幅震荡现象时（既系统出现不稳定现象），试采用下列三种校正方案时，分别以串联地形式加入系统，再测试系统地时域性能指标，是否稳定并加以比较（要Gc(S)11.0+s ks1 11+s求σ%<25%）.b5E2R 。

超前校正方案（摸拟电路图），要求用摸拟实验箱完成.()1121++=s T s T s G c ，T 1>T 212DCBAR0R1A1CR2R3R4c(t)r(t)滞后校正方案（摸拟电路图）用MA TLAB 仿真软件完成.()1121++=s T s T s G c ，T 2>T 121DCBR0R1A1R2R3C1c(t)r(t)滞后—超前校正方案（摸拟电路图），用MA TLAB 仿真软件完成.()()()()()11114321++++=s T s T s T s T s G c ，T 1>T 2 ，T 3>T 421DCR0R1A1C2R2R3R4C1R5R6c(t)r(t)四、实验原理1、串联超前校正1.1、超前校正装置1,11)(>++=ααTs Ts s G c (1)图(1)：超前校正装置零极点分布图相当于附加低通滤波地PD 控制器dd p d p K T Ts s T K K Ts s K K PD <+++=++=,11)()11(控制器α越大，校正（微分）作用越强.1.无源校正装置（RC 电路）图(2)：无源超前校正装置RC 电路无源超前校正装置地RC 电路如图(2)所示，其传递函数如下：CR R R R T R R R Ts Ts s G c 2121221 1式中,111)(+=>+=++⋅=ααα (2)2.有源校正装置（运放+RC ）有源超前校正装置电路如图(3)所示：r u (t)1R +-c u (t)2R 3R +-5R 5R C 4R 1i (t)2i (t)A u (t)B u(t)图(3)：有源超前校正装置电路，1)(1，其中11)()()(32432132>++=+=++==R R R R R R R R K Ts Ts K s U s U s G c cr c c αα (3))(s G c 地伯德图如图(4)所示：图(4)：有源超前校正装置)(s G c 地伯德图超前校正装置地作用：利用相角超前特性增大相角裕量，利用正斜率幅频特性提高截止频率，从而改善暂态性能.m c ωω=校正原则：使，产生最大超前角 1.2、超前校正校正思路 1、校正思路一，sin 1sin 1计算,确定，由要求的先试选mmm c ϕϕαϕγω-+=,确定)(lg 10由0c c L ωωα-=T c 满意后计算,校验由γω步骤：1) m γϕα由要求的估计，并求(其中计算m ϕ时注意设计余量)2) c ωγ确定实际的，并校验3) 求校正装置传递函数 2、校正思路二先试选c ω(m c ωω=)，令0010lg =-()L αω，再校验γ，满意后计算T 步骤：1) 由m c ωω=求α 2) 验证相角裕量γ3) 求解校正装置传递函数综上所述，超前校正是利用超前相角增大相角裕量，以此来改善平稳性；利用幅值提升作用提高截止频率，从而提高响应地快速性；所以超前校正可以同时改善响应地平稳性和快速性.p1Ean 。

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。

比照差异，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 Kt U O 其中1/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：TS S Ui S Uo 1)()(=(3)阶跃响应：)0(1)(≥=t t Tt Uo 其中CR T 0=(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 。

1Uo0tUi(t)Uo(t)理想阶跃响应曲线0.4s1Uo0tUi(t)Uo(t)实测阶跃响应曲线0.4s10V无穷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②取 R0=R1=200K；C=2uF。

K1+U i(S)+ U o(S)+Uo10VU o(t)2U i(t )0 0 .2s tUo无穷U o(t)2U i(t )0 0 .2s t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 K S Ui S Uo 。

实验评价：指导教师（签名）年月日实验名称：线性定常系统的稳态误差一、实验目的和要求：（一）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；（二）研究系统的开环增益K 对稳态误差的影响。

二、 实验内容：（一）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；（二）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；（三）观测II 型二阶系统的单位斜坡响应和单位抛物波响应，并实测它们的稳态误差。

三、实验原理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 控制系统的方框图由图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型二阶系统的方框图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。

第1篇一、引言随着科技的不断发展，自动化技术在我国得到了广泛的应用。

为了更好地了解和掌握自动化技术，我们选择了川大自动化实验室进行实践学习。

通过本次实践，我们深入了解了自动化技术的原理、应用和发展趋势，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

二、实践目的1. 熟悉自动化技术的原理和应用；2. 掌握自动化设备的操作方法；3. 培养团队合作精神，提高实践能力；4. 拓宽知识面，为今后的学习和工作做好准备。

三、实践内容1. 自动化基础知识（1）自动化技术概述自动化技术是指利用计算机、通信、控制等技术，实现对生产过程、科研实验、家庭生活等方面的自动化控制。

自动化技术广泛应用于工业、农业、服务业等领域，极大地提高了生产效率和生活质量。

（2）自动化系统组成自动化系统一般由传感器、执行器、控制器、计算机等组成。

传感器负责检测现场信息，执行器负责实现控制指令，控制器负责处理信息、生成控制指令，计算机负责存储数据、进行数据处理。

2. 自动化设备操作（1）PLC编程可编程逻辑控制器（PLC）是自动化设备的核心部件。

本次实践学习了PLC的基本原理、编程方法和应用。

通过实际操作，掌握了PLC编程的基本技巧。

（2）步进电机控制步进电机是一种精密控制电机，广泛应用于自动化设备中。

本次实践学习了步进电机的原理、驱动电路和控制系统。

通过实际操作，掌握了步进电机的控制方法。

（3）触摸屏操作触摸屏是一种直观、方便的人机交互界面。

本次实践学习了触摸屏的基本原理、操作方法和应用。

通过实际操作，掌握了触摸屏的使用技巧。

3. 自动化系统应用（1）自动化生产线自动化生产线是自动化技术的重要应用领域。

本次实践参观了自动化生产线，了解了其工作原理和运行流程。

（2）智能农业智能农业是自动化技术在农业领域的应用。

本次实践学习了智能农业的基本原理、应用技术和发展趋势。

四、实践总结1. 自动化技术在我国得到了广泛应用，具有广阔的发展前景。

2. 自动化系统主要由传感器、执行器、控制器、计算机等组成，各部件协同工作，实现自动化控制。