工程控制实验三

《机械工程控制基础》实验指导书

青岛科技大学

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前 言

机械工程控制基础是针对过程装备与控制工程专业而开设的一门专业基础课，主要讲解自动控制原理的主要内容，是一门理论性较强的课程，为了帮助学生学好这门课，能够更好的理解理论知识，在课堂教学的基础上增加了该实验环节。

《机械工程控制基础》实验指导书共编写了4个实验，有

实验一、典型环节模拟研究

实验二、典型系统动态性能和稳定性分析

实验三、控制系统的频率特性分析

实验四、调节器参数对系统调节质量的影响

《机械工程控制基础》实验指导书的编写主要依据“控制工程基础”教材的内容，结合本课程教学大纲的要求进行编写。利用计算机和MATLAB程序完成实验。

注：1）每个实验的实验报告均由5部分组成，最后一部分“实验数据分析”或“思考题”必须写。

2）每个实验所记录的图形均需标出横轴和纵轴上的关键坐标点。

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目 录

实验一 典型环节模拟研究„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

一、 实验目的

二、 实验要求

三、 实验原理

四、 实验内容及步骤

五、 实验报告要求

实验二 典型系统动态性能和稳定性分析„„„„„„„„„„„„„„7

一、 实验目的

二、 实验要求

三、 实验原理

四、 实验内容及步骤

五、 实验报告要求

实验三 控制系统的频率特性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„9

一、 实验目的

二、 实验要求

三、 实验原理

四、 实验内容及步骤

五、 实验报告要求

实验四 调节器参数对系统调节质量的影响„„„„„„„„„„„„„11

一、 实验目的

二、 实验要求

三、 实验原理

四、 实验内容及步骤

五、 实验报告要求

附录一：MATLAB6.5的使用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

4 实验一 典型环节模拟研究

一、实验目的

控制工程基础[英]实验

实验一.典型环节的模拟研究：

已知一个小车、倒单摆系统非线性系统方程为：

(2.92)0.008xxu

20.004sin36cosnnx

其中假设 (0)0;(0)0.2xx， (0)0;(0);6.781,n

（1）要求绘出系统[0,10]t的状态响应曲线

（2）并将上述系统在0的条件下线性化，并要求绘出线性化后系统[0,10]t的状态响应曲线，并与非线性系统状态响应曲线相比较。

(1)下面利用Simulink对该系统进行仿真如下图所示。

图1.倒单摆系统仿真图

在图中已经对主要信号进行了标注下面给出每个未标注信号后加入放大器的增益：

008.092.2阶跃K 008.01一阶微分xK 98.45二阶微分K

通过示波器Scope和Scope1观察x(t)和θ(t)的波形图如下所示。

图2.x(t)波形 图3.θ(t)波形

（2）将上述系统在0的条件下线性化，则方程组改写成如下形式：

(2.92)0.008xxu

20.004sin36nnx 在Simulink中对系统仿真如下所示。

图4.线性化后仿真系统

通过示波器模块可以观察输出信号，图形如下图所示。 图5.x(t)输出波形

图6.θ（t）输出波形

实验二.典型系统时域响应动、静态性能和稳定性研究；

已知系统的开环传递函数为

2()11Gsss

（1）利用已知的知识判断该开环系统的稳定性（系统的特征方程根、系统零极点表示法）。

（2）判别系统在单位负反馈下的稳定性，并求出闭环系统在[0,10]t内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘制出相应响应曲线。

（1）该系统的特征方程的根、零极点表示的求解代码如下：

输出结果如下图所示。

燕山大学自动控制理论实验报告

自动控制理论实验报告

实验一

典型环节的时域响应

院 系：

班 级：

学 号：

姓 名：

燕山大学自动控制理论实验报告

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：；，kRkR20020010

积分环节：；，uCkR22000

比例环节：；，，uCkRkR220010010

惯性环节：。，uCkRR220010

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。

第1篇

一、实验目的

为了确保砌墙工程施工的质量，提高施工效率，本次实验旨在研究砌墙工程施工过程中的关键技术，包括材料选择、施工工艺、质量控制等方面，为实际工程提供参考。

二、实验内容

1. 材料选择

（1）砖块：选用强度等级符合设计要求的砖块，表面平整，无裂纹、缺棱、掉角等缺陷。

（2）砂浆：选用强度等级符合设计要求的砂浆，具有良好的粘结性能和耐久性。

（3）水泥：选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5MPa。

（4）砂：选用中粗砂，粒径均匀，含泥量不大于3%。

2. 施工工艺

（1）基层处理：清除基层表面的杂物、油污、积水等，确保基层平整、干净。

（2）放线定位：根据设计图纸，放线定位砌体位置，确保砌体位置准确。

（3）砌筑：采用坐浆法砌筑，先铺底灰，再进行砌筑，确保砌体灰缝饱满、均匀。

（4）勾缝：待砌体达到一定强度后，进行勾缝处理，确保勾缝均匀、美观。

3. 质量控制

（1）砖块、砂浆、水泥、砂等材料应符合设计要求，质量合格。

（2）砌筑过程中，严格控制灰缝厚度，确保灰缝饱满、均匀。

（3）砌体水平、垂直度偏差应符合设计要求。

（4）勾缝质量应符合设计要求，无裂缝、脱落等现象。

三、实验步骤

1. 准备实验材料，包括砖块、砂浆、水泥、砂等。 2. 对基层进行处理，确保基层平整、干净。

3. 放线定位，确定砌体位置。

4. 按照施工工艺进行砌筑，严格控制灰缝厚度。

5. 砌筑完成后，进行勾缝处理。

6. 对砌体进行质量检查，确保符合设计要求。

四、实验结果与分析

本次实验结果表明，在遵循材料选择、施工工艺和质量控制要求的前提下，砌墙工程施工质量良好，砌体强度、稳定性、耐久性等指标均符合设计要求。实验过程中，注意以下几点：

1. 材料选择要严格，确保质量合格。

2. 施工过程中，严格控制灰缝厚度，确保砌体灰缝饱满、均匀。

3. 加强施工过程中的质量检查，发现问题及时整改。