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1、西南交通大学自动控制原理课程IJJJ实验报告册自动控制原理课程实验报告(一)实验名称典型环节的模拟研究实验时间年 月 日实验地点实验人姓名：合作者学号：实验小组第组实验性质口验证性 口设计性 综合性 应用性实验成绩:评阅教师签名：一、实验测试结果1. 典型比例环节在阶跃信号4u(t)作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：反馈电阻R1比例系数输出稳态值100kQ将反馈电阻R1为100kQ时，测得的比例环节的时域特性曲线粘贴于下面的空白处:2. 典型惯性环节在阶跃信号4u(作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：反馈电阻R1反馈电容C比
2、例系数K时间常数T输出稳态值200kQ1|1F1|1F200kQ将反馈电阻R1为200kQ，反馈电容C为1|iF时，测得的惯性环节的时域特性曲 线粘贴于下面的空白处：3. 典型积分环节在阶跃信号u()作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：输入电阻R0反馈电容C时间常数t200kQ1|1F1|1F200kQ将输入电阻R0为200kQ，反馈电容C为1|iF时，测得的积分环节的时域特性曲 线粘贴于下面的空白处：4. 比例积分环节在阶跃信号u(t)作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：输入电阻R0反馈电容C200kQ2|iF2|iF200
3、kQ时间常数t比例系数将输入电阻R0为200kQ，反馈电容C为2jiF时，测得的比例积分环节的时域特性 曲线粘贴于下面的空白处：5. 比例微分环节在阶跃信号0.5u(t)作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：同AtK微分时间常数Td ( Td= Kd xAt )将测得的比例微分环节的时域特性曲线粘贴于下面的空白处:6. 比例积分微分环节在阶跃信号0.2u(t)作用下，系统时域特性及时域响应曲线。将测得的时域特性参数记录于下表中：输入电阻R0反馈电阻R1输入电压幅值u.KpAVKxU.积分时间 常数t.10kQ10kQ10kQ10kQ将输入电阻R0为10kQ，反馈
4、电阻R1为10kQ时，测得的比例积分微分环节的时域特性曲线粘贴于下面的空白处：二、实验分析总结1.从实验得到的惯性环节的阶跃响应曲线上求出K、T和调节时间Ts ( 5= 5% )，并 与理论值比较。三、思考题1.比例环节的输出量与输入量成比例；积分环节的输出量是输入量的积累，具有记忆 的功能；微分环节的输出量含有输入量微分的信息。讨论比例积分微分环节的功能。自动控制原理课程实验报告(二)实验名称二阶系统瞬态响应和稳定性实验时间年 月 日实验地点实验人姓名：合作者学号：实验小组第组实验性质口验证性 口设计性 综合性 应用性实验成绩:评阅教师签名：一、实验测试结果1,积分环节参数(R1=500kQ
5、, C1=2/F),惯性环节参数(R2=100kQ, C2=1/F),将 (All)中的直读式可变电阻R分别调整到100kQ、40kQ、10kQ、4kQ和2kQ,分 别观察系统在阶跃信号2u(t)作用下的响应曲线，(1)将测得的时域性能指标填入下表：参数 项2输入电阻R (A3)增益K自然频率(计算值)阻尼比。(计算值)超调P.可里O.峰值时间T调节时间T (5%)测量值计算值测量值P计算值S测量值计算值a 过阻尼100 kQ/T临界阻尼40 kQ/0。1欠阻尼10 kQ4 kQ2 kQ(2)将电阻R分别取为4kQ、 于下面的空白处：40kQ和100kQ时，系统在2u(1)作用下的响应曲线粘贴
6、2,改变积分环节参数成1=1000，其余不变：Ci=2|iF），惯性环节&取为4kQ,其余参数不变：C2=1|iF，R2=100kQ），重新观测结果，记录超调量P.O.、峰值时间T 厂p和调节时间兀，填入下表。（计算值实验前必须按公式计算出）增益K自然频率On （计算值）阻尼比。（计算值）超调量P.O.峰值时间T调节时间T （5%）测量值计算值测量值P计算值S测量值计算值3.积分环节参数同l（Ri = 500kQ，C1=2|iF），惯性环节参数（C2改变为2pF，其余不 变：R2=100kQ，R=4kQ），重新观测结果，记录超调量、峰值时间和调节时间，填 入下表。（计算值实验前必须按公式计算出
7、）增益K自然频率On （计算值）阻尼比。（计算值）超调量P.O.峰值时间T调节时间T （5%）测量值计算值测量值P计算值5测量值计算值二、实验分析总结1. 根据实验结果，讨论二阶系统参数V、n）变化对系统性能的影响。三、思考题1.对于二阶系统，若将其反馈接成了正反馈，或将反馈回路断开，这时的阶跃响应有 何特点？自动控制原理课程实验报告（三）实验名称三阶系统瞬态响应和稳定性实验时间年 月 日实验地点实验人姓名：合作者学号：实验小组第组实验性质口验证性 口设计性 综合性 应用性实验成绩：评阅教师签名：一、实验测试结果1.积分环节（A2单元）参数（R1=500kQ, C1=2F）,惯性环节（A3单元
8、）参数 （R2=R3=100KQ, C2=1|iF），惯性环节（A5 单元）参数（R4=500KQ，C3=1|iF），惯性环节（A5单元）输入电阻R调整到30kQ、41.7kQ、100kQ，分别观察系统在 阶跃信号2u（1）作用下的响应曲线，并将响应曲线粘贴于卜面的空白处：2. 改变时间常数（分别改变运算模拟单元A3和A5的反馈电容C2、C3）,重新观测 结果，将临界稳定时的测量值和计算值填入下表。反馈电容C2（A3）反馈电容C3 （A5）临界稳定（等幅振荡）时，A5单元的输入电阻R （A11阻容元件库中的可变电阻）测量值计算值1|1F1uF2 mF2 F1uF2 mF自动控制原理课程实验报告
9、（四）实验名称线性控制系统根轨迹分析实验时间年 月 日实验地点实验人姓名：合作者学号：实验小组第组实验性质口验证性 口设计性 综合性 应用性实验成绩:评阅教师签名:一、实验测试结果1 .用MATLAB绘制原系统根轨迹图，观测原系统在单位阶跃输入信号作用下系统时域特性及时域特性曲线。将观测记录填写于下表中。根轨迹起始点根轨迹终止点根轨迹分数系统稳定K值范围分离点处K值临界稳定时K值（如果存在临界稳定点）A11单元可调电阻 值根轨迹增益K系统的时域特性超调量P.O.峰值时间T p调节时间 Ts (5 =5%)仿真实测仿真实测仿真实测R=10kQR=100kQR=300kQ将根轨迹图以及时域特性曲线
10、粘贴于下面的空白处:15 -2.用MATLAB绘制加入一开环极点后系统根轨迹图，观测此时系统在单位阶跃输入信号作用下系统时域特性及时域特性曲线。将观测记录填写于下表中。根轨迹起始点根轨迹终止点根轨迹分数系统稳定K值范围分离点处K值临界稳定时K值(如果存在临界稳定点)A11单元可调电阻 值根轨迹增益K系统的时域特性超调量P.O.峰值时间Tp调节时间T (5 =5%)仿真实测仿真实测仿真实测R=10kQR=100kQR=300kQ将根轨迹图以及时域特性曲线粘贴于下面的空白处:3. 用MATLAB绘制加入一开环零点后系统根轨迹图，观测此时系统在单位阶跃输入 信号作用下系统时域特性及时域特性曲线。将观
11、测记录填写于下表中。根轨迹起始点根轨迹终止点根轨迹分数系统稳定K值范围分离点处K值临界稳定时K值(如果存在临界稳定点)A11单元可调电阻 值根轨迹增益K系统的时域特性超调量P.O.峰值时间Tp调节时间T (5 =5%)仿真实测仿真实测仿真实测R=10kQR=100kQR=300kQ将根轨迹图以及时域特性曲线粘贴于下面的空白处:三、思考题1. 参数在一定范围内取值才能使闭环系统稳定的系统称为条件稳定系统。对于这类系 统可以通过根轨迹法来确定使系统稳定的参数取值范围，也可以适当调整系统参数 或增加校正网络以消除条件稳定性问题。对于下图所示条件稳定系统：试问能否通过增加开环零极点消除系统条件稳定性问
12、题，即对于所有根轨迹增益， 根轨迹全部位于s左半平面，闭环系统稳定。自动控制原理课程实验报告（五）实验名称频率响应和频率特性曲线的绘制实验时间年 月 日实验地点实验人姓名：合作者学号：实验小组第组实验性质口验证性 口设计性 综合性 应用性实验成绩:评阅教师签名：一、实验测试结果1.频率响应测试实验，记录输入信号的频率，幅值和输出信号的频率、幅值以及二者之间的相位差。序号输入信号输出信号相位差频率幅值频率幅值10.5 Hz21 Hz35 Hz410 Hz550 Hz2. 将输入信号频率为5Hz，系统频率响应的时域波形从虚拟示波器界面截图，并贴在 下面空白处。3. 在测试频率特性结束后，用鼠标直接在幅频或相频特性曲线的界面上选取十点
