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控制工程基础实验报告DOC

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控制工程基础实验报告姓名：朱泽强班级：11020742学号：322013年11月16日实验一系统时域响应分析1. 实验目的本实验的主要目的是：通过实验使学生进一步理解系统参数对时域响应的影响，理解系统参数与时域性能指标之间的关系，同时了解系统稳定性的充要条件。

2. 实验内容完成一阶、二阶系统在典型输入信号作用下的响应，求取二阶系统的性能指标，记录试验结果并对此进行分析。

3.实验的具体内容及步骤（1）一阶系统（选用不同的时间常数T）在典型输入信号（单位脉冲、单位阶跃、正弦信号）作用下的响应。

单位阶跃for T=1:1:5t=[0:0.01:10];num=[1];den=[T 1];G=tf(num,den)[y1,tt]=step(G,t);plot(tt,y1,'--')legend('不同时间参数T下的单位阶跃响应')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;hold onend单位脉冲for T=1:1:5t=[0:0.01:10];num=[1];den=[T 1];G=tf(num,den);[y1,tt]=impulse(G,t);result(T,:)=y1;plot(tt,y1,'--')legend('不同时间参数T下的单位脉冲响应')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;hold onEnd通过图形，得出结论：1）分析T对输出响应的影响系统达到稳态所需时间和T值有关，T值越大达到稳态所需时间越长。

2）分析不同时间点处输出的大小单位阶跃：单位阶跃t=6s t=7s t=8s t=9s t=10sT=6 0.6321 0.6886 0.7364 0.7769 0.8111T=7 0.5756 0.6321 0.6811 0.7235 0.7603T=8 0.5276 0.5831 0.6321 0.6753 0.7135T=9 0.4866 0.5406 0.5889 0.6321 0.6708T=10 0.4512 0.5034 0.5507 0.5934 0.6321单位脉冲t=5s t=6s t=7s t=8s t=9s t=10sT=5 0.073576 0.060239 0.049319 0.040379 0.03306 0.027067T=6 0.072433 0.061313 0.051901 0.043933 0.037188 0.031479T=7 0.069935 0.060625 0.052554 0.045558 0.039493 0.034236T=8 0.066908 0.059046 0.052108 0.045985 0.040582 0.035813T=9 0.06375 0.057046 0.051047 0.045679 0.040875 0.036577T=10 0.060653 0.054881 0.049659 0.044933 0.040657 0.036788（2）二阶系统（选择不同的阻尼比ξ和无阻尼振荡频率w，阻尼比ξ要有欠n阻、临界阻尼和过阻尼三种情况）在典型输入信号（单位脉冲、单位阶跃）作用下作用下的响应t=[0:0.01:5];i=1for wn=1:2:7;num=[wn^2];znb=0; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G1=tf(num,den);znb=0.2; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G2=tf(num,den);znb=0.5; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G3=tf(num,den);znb=1; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G4=tf(num,den);znb=1.5; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G5=tf(num,den);%5种不同阻尼比系统[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);[y4,T]=impulse(G4,t);[y4a,T]=step(G4,t);[y5,T]=impulse(G5,t);[y5a,T]=step(G5,t);figure(i)plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-',T,y4,'*' ,T,y5,'o')legend('不同阻尼比下的二阶系统单位脉冲响应')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;figure(i+1)plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-',T,y4a,'*' ,T,y5a,'o')legend('不同阻尼比下的二阶系统单位阶跃响应')grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');i=i+2end不同无阻尼振荡频率wnt=[0:0.01:3];i=1for znb=[0,0.2,0.5,1,1.5];num=[wn^2];wn=1; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G1=tf(num,den);wn=3; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G2=tf(num,den);wn=5; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G3=tf(num,den);wn=7; den=[1 2*znb*wn wn^2]; G4=tf(num,den); %4种不同wn系统 [y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);[y4,T]=impulse(G4,t);[y4a,T]=step(G4,t);figure(i)plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-',T,y4,'*') legend('不同wn下的二阶系统单位脉冲响应')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;figure(i+1)plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-',T,y4a,'*') legend('不同wn下的二阶系统单位阶跃响应')grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');i=i+2end（3）完成欠阻尼二阶系统性能指标的求取t=0:0.001:50;yss=1; %稳态输出值1dta=0.02; %误差范围为2%wn=30;s=0.1:0.05:0.95;num=[wn^2];for i=1:18den=[1 2*s(i)*wn wn^2];G=tf(num,den);y=step(G,t);r=1;while y(r)<yssr=r+1;endtr(i)=(r-1)*0.001;[ymax,p]=max(y);tp(i)=(p-1)*0.001;mp(i)=(ymax-yss)/yss;m=50001;while y(m)>1-dta & y(m)<1+dtam=m-1;endts(i)=(m-1)*0.001;endplot(s,tr)legend('阻尼比与上升时间的关系曲线')xlabel('阻尼比'),ylabel('上升时间');grid on;figure(2)plot(s,tp)legend('阻尼比与峰值时间的关系曲线')xlabel('阻尼比'),ylabel('峰值时间');grid on;figure(3)plot(s,mp)legend('阻尼比与超调量的关系曲线')xlabel('阻尼比'),ylabel('超调量');grid on;figure(4)plot(s,ts)legend('阻尼比与调整时间的关系曲线')xlabel('阻尼比'),ylabel('调整时间');grid on;4.实验分析内容（1）分析时间常数对一阶系统时间响应的影响；时间常数T 越大，一阶系统输出响应达到稳定所需要的时间越长. （2）分析系统稳定性与系统特征值的关系；T 值越大，则wn 越大，sigma 也越大，系统的响应和相对稳定性好。

（3）分析参数对二阶系统的时间响应的性能指标的影响；上升时间tr ：ξ固定时，wn 越大，tr 越小；峰值时间tp ：ξ固定时，wn 越大，tp 越小；wn 固定时，ξ越大，tp 越大。

超调量Mp:ξ越大，Mp 越小。

调整时间ts ：当阻尼比ξ一定时wn 越大调整时间ts 越短。

实验二 系统频率特性分析1. 实验目的本实验针对教材第四章、第五章中频率特性分析和系统稳定性分析的相关内容，通过实验过程及对实验结果的分析，加强对频率特性分析、稳定判据及相对稳定性分析的学习效果。

2. 实验内容应用用Matlab 相应功能，实现几种典型环节（要求改变环节的特征参数）及指定系统的奈氏图和伯德图的绘制；用Bode 函数求取系统的频域特征量；在Matlab 下求取高阶系统的特征根，由此来判断系统的稳定性，并分析系统的相对稳定性。

3. 实验过程一、绘制给定系统的奈氏图和伯德图k=1; num=k;den=conv([1 1 0], [0 2 1]); G=tf(num,den)%w= {0.4,5};%设定分析频段[re,im]=nyquist(G);%记录曲线上各点的实部与虚部nyquist(G)二、 给定系统的稳定性分析 1）利用pzmap 绘制系统的零极点图num=[3,2,5,4,6];den=[1,3,4,2,7,2]; pzmap(num,den)title('Pole-Zero Map')2）利用tf2zp求出系统零极点3）利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点4)绘制乃氏图判断闭环系统稳定性num=[3,2,5,4,6];den=[1,3,4,2,7,2];G=tf(num,den)%w= {0.4,5};设定分析频段[re,im]=nyquist(G);%记录曲线上各点的实部与虚部nyquist(G,w)三、求取给定系统的幅值裕度和相位裕度。

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控制工程基础仿真实验报告

控制工程基础仿真实验报告

本科生课程论文控制工程基础仿真实验报告实验一一阶系统的单位阶跃响应一、实验目的1、学会使用ATLABM编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线；2、掌握准确读取动态特征指标的方法；3、研究时间常数T对系统性能的影响；4、掌握一阶系统11Ts+时间响应分析的一般方法；5、通过仿真实验，直观了解各典型环节的时间响应和频率响应，巩固课程中所学的基本概念和基本原理；二、实验要求1、输入3个不同的时间常数T，观察一阶系统11Ts+的单位阶跃响应曲线的变化，绘制响应曲线图，并分析时间常数T对系统性能的影响。

2、若通过实验已测得一阶系统11Ts+的单位阶跃响应曲线，试说明如何通过该曲线确定系统的时间常数T。

三、实验内容（一）实验设备计算机；WINDOWS操作系统，并安装Matlab语言编程环境。

（二）实验原理通过对各种典型环节的仿真实验，可以直观的看到各种环节的时间响应和频率响应的图像。

通过对所得图像的分析可以得出各种参数如何影响系统的性能。

四、实验过程在Matlab平台对一阶系统11Ts+的单位阶跃响应进行仿真。

（1）输入3个不同的时间常数T，观察一阶系统单位阶跃响应曲线的变化，绘制响应曲线图，并分析时间常数T对系统性能的影响。

在Matlab中进行操作，其代码如下：1.num=1;2.den=[11];3.g=tf(num,den)4.5.g =6.7.18. -----9. s + 110.11.Continuous-time transfer function.12.13.>> step(g)14.hold on15.>> step(tf(1,[21]))16.>> step(tf(1,[41]))17.>> legend('T=1','T=2','T=4');（2）对于已测得的一阶系统的单位阶跃响应曲线，分析通过该曲线确定系统的时间常数T的方法。

南京理工大学控制工程基础实验报告

南京理工大学控制工程基础实验报告

《控制工程基础》实验报告姓名欧宇涵 914000720206周竹青 914000720215 学院教育实验学院指导老师蔡晨晓南京理工大学自动化学院2017年1月实验1：典型环节的模拟研究一、实验目的与要求：1、学习构建典型环节的模拟电路；2、研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响；3、学习典型环节阶跃响应的测量方法，并计算其典型环节的传递函数。

二、实验内容：完成比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃响应特性的影响。

三、实验步骤与方法（1）比例环节图1-1 比例环节模拟电路图比例环节的传递函数为：K s U s U i O =)()(，其中12R RK =，参数取R 2=200K ，R 1=100K 。

步骤： 1、连接好实验台，按上图接好线。

2、调节阶跃信号幅值(用万用表测)，此处以1V 为例。

调节完成后恢复初始。

3、Ui 接阶跃信号、Uo 接IN 采集信号。

4、打开上端软件，设置采集速率为“1800uS”，取消“自动采集”选项。

5、点击上端软件“开始”按键，随后向上拨动阶跃信号开关，采集数据如下图。

图1-2 比例环节阶跃响应（2）积分环节图1-3 积分环节模拟电路图积分环节的传递函数为：ST V V I I O 1-=，其中T I =RC ，参数取R=100K ，C=0.1µf 。

步骤：同比例环节，采集数据如下图。

图1-4 积分环节阶跃响应（3）微分环节图1-5 微分环节模拟电路图200KRV IVoC2CR 1V IVo200K微分环节的传递函数为：K S T S T V V D D I O +-=1，其中 T D =R 1C 、K=12R R。

参数取：R 1=100K ，R 2=200K ，C=1µf 。

步骤：同比例环节，采集数据如下图。

图1-6 微分环节阶跃响应（４）惯性环节图1-7 惯性环节模拟电路图惯性环节的传递函数为：1+-=TS K V V I O ，其中2T R C =,21RK R =-。

控制工程实训设计报告(3篇)

控制工程实训设计报告(3篇)

第1篇一、引言随着科技的飞速发展，控制工程在各个领域中的应用越来越广泛。

为了提高学生的实践能力和工程素养，我们开展了控制工程实训课程。

本次实训旨在通过实际操作，使学生深入了解控制系统的基本原理、设计方法和应用，培养学生的动手能力和创新意识。

以下是本次实训的设计报告。

二、实训目的1. 理解控制系统的基本概念和组成。

2. 掌握控制系统的设计方法和步骤。

3. 学会使用常用的控制设备和工具。

4. 培养学生的团队合作精神和创新意识。

三、实训内容1. 控制系统基础知识- 控制系统的基本概念和组成。

- 控制系统的分类和特点。

- 控制系统的数学模型。

2. 控制系统的设计方法- 线性系统设计方法。

- 非线性系统设计方法。

- 现代控制理论设计方法。

3. 控制系统的实现- 控制器的选择和参数整定。

- 控制系统的硬件实现。

- 控制系统的软件实现。

4. 控制系统的调试与优化- 控制系统的调试方法。

- 控制系统的性能优化。

- 控制系统的故障诊断。

四、实训步骤1. 准备阶段- 学生分组，明确分工。

- 熟悉实训设备和工具。

- 学习相关理论知识。

2. 设计阶段- 根据实训要求，设计控制系统。

- 选择合适的控制器和执行机构。

- 编写控制系统程序。

3. 实现阶段- 组装控制系统硬件。

- 编译和下载控制系统程序。

- 进行系统调试。

4. 测试阶段- 对控制系统进行性能测试。

- 分析测试结果，优化控制系统。

- 撰写实训报告。

五、实训结果与分析1. 控制系统设计- 学生能够根据实训要求，设计出满足性能指标的控制系统。

- 设计过程中，学生运用了所学理论知识，提高了自己的实践能力。

2. 控制系统实现- 学生能够熟练使用控制设备和工具，实现控制系统的硬件和软件设计。

- 在实现过程中，学生遇到了一些问题，通过查阅资料和团队合作，成功解决了这些问题。

3. 控制系统调试与优化- 学生能够根据测试结果，对控制系统进行调试和优化。

- 优化后的控制系统性能得到了显著提高。

控制工程基础实验报告

控制工程基础实验报告

控制工程基础实验报告控制工程基础实验报告引言：控制工程是一门涉及自动化、电子、计算机等多个学科的交叉学科，其实验是培养学生动手能力和实践能力的重要环节。

本篇文章将以控制工程基础实验为主题，探讨实验的目的、过程和结果等方面。

实验目的：控制工程基础实验的目的是让学生通过实践了解控制系统的基本原理和方法，培养其分析和解决问题的能力。

通过实验，学生可以掌握闭环控制系统的设计与调试技巧，加深对控制理论的理解。

实验内容：本次实验的内容是设计一个简单的温度控制系统。

系统由温度传感器、控制器和加热器组成。

温度传感器采集环境温度，控制器根据设定的温度值来控制加热器的工作状态，以维持温度在设定值附近。

实验步骤：1. 搭建实验平台：将温度传感器、控制器和加热器按照实验要求连接起来，确保电路正常工作。

2. 设计控制算法：根据控制系统的要求，设计合适的控制算法。

可以采用比例控制、积分控制或者PID控制等方法。

3. 参数调试：根据实验平台和控制算法的特点，调试控制器的参数，使系统能够快速、稳定地响应设定值的变化。

4. 实验数据采集：通过实验平台上的数据采集器，记录系统的输入和输出数据，以便后续分析和评估。

实验结果：经过实验，我们得到了一组温度控制系统的数据。

通过对这些数据的分析，我们可以评估系统的控制性能和稳定性。

在实验中，我们使用PID控制算法，经过参数调试，得到了较好的控制效果。

系统能够在设定值附近稳定工作，并且对设定值的变化能够快速响应。

实验总结：通过这次实验，我们深入了解了控制工程的基本原理和方法。

实践中遇到的问题和挑战，锻炼了我们的动手能力和解决问题的能力。

实验结果表明，合适的控制算法和参数调试是实现良好控制效果的关键。

控制工程实验的重要性不言而喻，它不仅是理论学习的延伸，更是培养学生实践能力的重要途径。

结语：控制工程基础实验是掌握控制工程理论和方法的重要环节。

通过实践，学生能够更好地理解和应用所学知识，提高解决实际问题的能力。