当前位置：文档之家 › 杭电自控实验报告

杭电自控实验报告

  • 格式：docx
  • 大小：2.13 MB
  • 文档页数：15

1 自动控制原理 实验报告

学号：12060000 姓名：xxx 班级：12060000 2

目录 3.1 线性系统的时域分析 .................................................................................................... 1 3.1.1 典型环节的模拟研究 ................................................................................................. 1 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 ................................................................................ 1 2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线 ................................................................................ 2 3)．观察积分环节的阶跃响应曲线 ................................................................................ 3 4)．观察比例积分环节的阶跃响应曲线 ........................................................................ 4 3.1.2 二阶系统瞬态响应和稳定性 ..................................................................................... 6 1

3.1 线性系统的时域分析 3.1.1典型环节的模拟研究 一. 实验目的 1． 了解和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． 观察和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 二．实验内容 观察和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。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果。

1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。

图3-1-1典型比例环节模拟电路 传递函数：01(S)(S)(S)RRKKUUGiO；单位阶跃响应：K)t(U

实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）运行、观察、记录： 被测系统比例系数

R0 R1 输入Ui 比例系数K 计算值 测量值

200K 100K 4V 0.5 0.5175 200K 4V 1 1.00

50K 100K 2V 2 2.00 200K 1V 4 3.999 2

示波器图像： R0=200K,R1=100K,Ui=4V R0=200K,R1=200K,Ui=4V R0=500K,R1=100K,Ui=2V R0=50K,R1=200K,Ui=1V 3

2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模拟电路如图3-1-2所示。

图3-1-2典型惯性环节模拟电路 传递函数：CRTRRKTSKUUGiO1011(S)(S)(S)单位阶跃响应：)1()(0TteKtU

实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）运行、观察、记录：

R0 R1 C 输入Ui 比例系数K 惯性常数T 计算值 测量值 计算值 测量值 200K 200K 1u 4V 1 1.00 0.2 0.190 50K 100K 2u 1V 2 2.119 0.1 0.120 示波器图像：

R0=200K,R1=200K,C=1Uui=4V R0=200K,R1=200K,C=1Uui=4V 4

3)．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图3-1-3所示。

图3-1-3典型积分环节模拟电路 传递函数：CRTTSUUGiiO01(S)(S)(S)单位阶跃响应：tTi1)(tU0

实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 （注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的零输出宽度时间足够长！ “量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为2秒！） ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V（D1单元右显示）。 （2）运行、观察、记录：

R0 C 输入Ui 积分常数Ti 计算值 测量值 200K 2u 1V 0.4 0.430 100K 2u 0.2 0.210 示波器图像：

R0=200K,C=2U,UI=1VR0=100K,C=2U,UI=1V 5

4)．观察比例积分环节的阶跃响应曲线 典型比例积分环节模拟电路如图3-1-4所示.。

图3-1-4典型比例积分环节模拟电路 传递函数：CRTRRKTiSKUUGiiO101)11((S)(S)(S)单位阶跃响应：）（tT11K)t(UO

实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 （注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁零时间应足够大，即矩形波的零输出宽度时间足够长！ “量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为2秒！） ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V（D1单元右显示）。 （2）运行、观察、记录：

R0 R1 C 输入Ui 比例系数K 积分常数Ti 计算值 测量值 计算值 测量值 200K 200K 1u 1V 1 1 0.2 0.220 100K 2u 2 2 0.4 0.405 示波器图像

R0=200K,R1=200K,C=1U,Ui=1V R0=200K,R1=200K,C=1U,Ui=1V 6

3.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性 一．实验目的 1. 了解和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。 2. 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。 3. 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Mp、tp、ts的计算。 4. 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Mp、tp值，并与理论计算值作比对。 二．实验内容及步骤 1．Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路见图3-1-7，观察阻尼比ξ对该系统的过渡过程的影响。改变A3单元中输入电阻R来调整系统的开环增益K，从而改变系统的结构参数。 2．改变被测系统的各项电路参数，计算和测量被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告。 3．改变被测系统的各项电路参数，计算和测量被测对象的超调量Mp，峰值时间tp，填入实验报告，並画出阶跃响应曲线。

图3-1-7Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路 积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=1S 惯性环节（A3单元）的惯性时间常数 T=R2*C2=0.1S 阻尼比和开环增益K的关系式为： 临界阻尼响应：ξ=1，K=2.5，R=40kΩ 欠阻尼响应：0过阻尼响应：ξ>1，设R=70kΩ，K=1.43ξ=1.32>1 三．实验数据

②分别将（A11）中的直读式可变电阻调整到4K、40K、70K，用示波器观察在三种增益K下，A6输出端C(t)的系统阶跃响应。 ⑴计算和观察被测对象的临界阻尼的增益K 积分常数Ti 惯性常数T 增益K计算值 1 0.1 2.5 0.2 1.25 0.5 0.1 1.25 0.2 0.5

合集下载

电力拖动自动控制系统实验报告

电力拖动自动控制系统实验报告

电⼒拖动⾃动控制系统实验报告电⼒拖动⾃动控制系统实验实验⼀转速反馈控制直流调速系统的仿真⼀、实验⽬的1、了解MATLAB下SIMULINK软件的操作环境和使⽤⽅法。

2、对转速反馈控制直流调速系统进⾏仿真和参数的调整。

⼆、转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：图 1 仿真框图1、运⾏仿真模型结果如下：图2 电枢电流随时间变化的规律图3 电机转速随时间变化的规律2、调节参数Kp=0.25 1/τ=3 系统转速的响应⽆超调但调节时间长3、调节参数Kp=0.8 1/τ=15 系统转速的响应的超调较⼤，但快速性较好实验⼩结通过本次实验初步了解了MATLAB下SIMULINK的基本功能，对仿真图的建⽴了解了相关模块的作⽤和参数设置。

并可将其⽅法推⼴到其他类型控制系统的仿真中。

实验⼆转速、电流反馈控制直流调速系统仿真⼀、实验⽬的及内容了解使⽤调节器的⼯程设计⽅法，是设计⽅法规范化，⼤⼤减少⼯作计算量，但⼯程设计是在⼀定近似条件下得到的，⽤MATLAB仿真可根据仿真结果对设计参数进⾏必要的修正和调整。

转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应⽤最⼴泛的直流调速系统，对于需要快速正、反转运⾏的调速系统，缩短起动、制动过程的时间成为提⾼⽣产效率的关键。

为了使转速和电流两种负反馈分别起作⽤，可在系统⾥设置两个调节器，组成串级控制。

⼀、双闭环直流调速系统两个调节器的作⽤1)转速调节器的作⽤（1）使转速n跟随给定电压*mU变化，当偏差电压为零时，实现稳态⽆静差。

（2）对负载变化起抗扰作⽤。

（3）其输出限幅值决定允许的最⼤电流。

2)电流调节器的作⽤（1）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压*iU变化。

（2）对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤。

（3）起动时保证获得允许的最⼤电流，使系统获得最⼤加速度起动。

（4）当电机过载甚⾄于堵转时，限制电枢电流的最⼤值，从⽽起⼤快速的安全保护作⽤。

当故障消失时，系统能够⾃动恢复正常。

《自动控制原理》自动控制PID实验报告

《自动控制原理》自动控制PID实验报告

《自动控制原理》自动控制PID实验报告课程名称自动控制原理实验类型：实验项目名称：自动控制PID一、实验目的和要求1、学习并掌握利用MATLAB 编程平台进行控制系统复数域和频率域仿真的方法。

2、通过仿真实验研究并总结PID 控制规律及参数对系统特性影响的规律。

3、实验研究并总结PID 控制规律及参数对系统根轨迹、频率特性影响的规律，并总结系统特定性能指标下根据根轨迹图、频率响应图选择PID 控制规律和参数的规则。

二、实验内容和原理一）任务设计如图所示系统，进行实验及仿真程序，研究在控制器分别采用比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）及比例积分微分（PID）控制规律和控制器参数（Kp、Ki、Kd）不同取值时，控制系统根轨迹和阶跃响应的变化，总结pid 控制规律及参数变化对系统性能、系统根轨迹、系统阶跃响应影响的规律。

具体实验容如下：1、比例（P）控制，设计参数Kp 使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp 值，同时绘制对应的阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 的变化情况。

总结比例（P）控制的规律。

2、比例积分（PI）控制，设计参数Kp、Ki 使得由控制器引入的开环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个极点之间；3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。

分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 和Ki 的变化情况。

总结比例积分（PI）控制的规律。

3、比例微分（PD）控制，设计参数Kp、Kd 使得由控制器引入的开环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个极点之间；66 3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。

分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 和Kd 的变化情况。

自动控制原理实验报告3- -三阶系统的瞬态响应和稳定性

自动控制原理实验报告3- -三阶系统的瞬态响应和稳定性

南昌大学实验报告学生姓名：黄佐财学号：6100308118 专业班级：电力系统082实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：2010.11.30 实验成绩：一、实验项目名称：三阶系统的瞬态响应和稳定性二、实验要求1.了解和掌握典型三阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型三阶系统的传递函数表达式。

2.熟悉劳斯（ROUTH）判据使用方法。

3.应用劳斯（ROUTH）判据，观察和分析Ⅰ型三阶系统在阶跃信号输入时，系统的稳定、临界稳定及不稳定三种瞬态响应。

三、主要仪器设备及耗材1．计算机一台（Windows XP操作系统）2．AEDK-labACT自动控制理论教学实验系统一套3．LabACT6_08软件一套四、实验内容和步骤本实验用于观察和分析三阶系统瞬态响应和稳定性。

Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路如图3-1-8所示。

它由积分环节（A2）、惯性环节（A3 和A5）构成。

图3-1-11 Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路图图3-1-11的Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路的各环节参数及系统的传递函数：积分环节（A2 单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=1S，惯性环节（A3 单元）的惯性时间常数T1=R3*C2=0.1S，K1=R3/R2=1惯性环节（A5 单元）的惯性时间常数T2=R4*C3=0.5S，K2=R4/R=500k/R该系统在A5 单元中改变输入电阻R来调整增益K，R分别为30K、41.7K、100K 。

闭环系统的特征方程为：1+ G(S) = 0,⇒ S 3 +12S 2 + 20S + 20K = 0 （3-1-6）特征方程标准式：（3-1-7）由ROUTH 判据，得 0<K<12⇒R>41.7kΩ系统稳定K=12⇒R=41.7kΩ系统临界稳定K>12 R<41.7k Ω 系统不稳定Ⅰ型三阶闭环系统模拟电路图见图3-1-11，分别将（A11）中的直读式可变电阻调整到30K 、41.7K 、100K ，跨接到A5 单元（H1）和（IN ）之间，改变系统开环增益进行实验。

PID自控原理实验报告范文pid调节实验报告范文

PID自控原理实验报告范文pid调节实验报告范文

PID自控原理实验报告范文pid调节实验报告范文自动控制原理实验——第七次实验实验目的了解数字PID控制的特点，控制方式。

理解和掌握连续控制系统的PID控制算法表达式。

了解和掌握用试验箱进行数字PID控制过程。

观察和分析在标PID控制系统中，PID参数对系统性能的影响。

实验内容1、数字PID控制一个控制系统中采用比例积分和微分控制方式控制，称之为PID控制。

数字PID控制器原理简单，使用方便适应性强，可用于多种工业控制，鲁棒性强。

可以用硬件实现，也可以用软件实现，也可以用如见硬件结合的形式实现。

PID控制常见的是一种负反馈控制，在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。

模拟PID控制框图如下：Ｕ（ｓ）Ｕ（ｓ）Ｅ（ｓ）KpKiKd输出传递函数形式：其中Kp为调节器的比例系数，Ti为调节器的积分常数，Td是调节器的微分常数。

2、被控对象数学模型的建立1）建立模型结构在工程中遇到的实际对象大多可以表示为带时延的一阶或二价惯性环节，故PID整定的方法多从这样的系统入手，考虑有时延的单容被控过程，其传递函数为：这样的有时延的单容被控过程可以用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程来近似，本实验采用该方式作为实验被控对象，如图3-127所示。

2）被控对象参数的确认对于这种用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程的被控对象，在工程中普遍采用单位阶跃输入实验辨识的方法确认和τ，以达到转换成有时延的单容被控过程的目的。

单位阶跃输入实验辨识的原理方框如图3-127所示。

对于不同的T1、T2和K值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由和得到和，再利用拉氏反变换公式得到To=To=t2-t1Ln1-Yoτ=t2Ln1-Yot13、采样周期的选择采样周期选择0.05s。

4、数字PID调节器控制参数的工程整定方法虽然PID调节可全面、综合的考虑系统的各项性能，但在工程实际中，考虑到工程造价和调节器的易于实现，长采用PID三个参数来对系统进行校正。