自动及智能控制实验指导书 打印稿

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1、自动控制原理与智能控制实验指导书电气电子信息工程系自动化教研室目录第1篇自动控制原理模拟实验1实验一控制系统典型环节的模拟1实验二一阶系统的时域响应及参数测定5实验三二阶系统的瞬态响应分析7实验四三阶系统的瞬态响应及稳定性分析9实验五PID控制器的动态特性11实验六控制系统的动态校正13实验七典型环节频率特性的测试17实验八线性系统频率特性的测试21第2篇自动控制原理MATLAB仿真实验24实验一典型环节的MATLAB仿真24实验二线性系统时域响应分析28实验三线性系统的根轨迹34实验四线性系统的频域分析39实验五线性系统串联校正43

2、实验六数字PID控制49第3篇智能控制一模糊控制53实验一认识实验53实验二模糊逻辑工具箱的应用55实验三模糊PD控制器设计57实验四模糊PID控制器设计59第4篇智能控制二神经网络63实验一BP神经网络设计63实验二基于BP神经网络自整定PID控制65第1篇自动控制原理模拟实验实验一控制系统典型环节的模拟一、实验目的(1)熟悉超低频扫描示波器的使用方法。(2)掌握用运放组成控制系统典型环节的模拟电路。(3)测量典型环节的阶跃响应曲线。(4)通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJ

3、K01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK15控制理论实验或DJK16控制理论实验3双踪慢扫描示波器或数字示波器4万用表三、实验线路及原理图1-1运放的反馈连接以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由R、C构成。基于图中A点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：（1）由上式可求得，由下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。(1)比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示：图1-2比例环节(2)惯性环节

4、惯性环节的模拟电路如图1-3所示。取参考值R1=100K，R2=100K，C=1uF。（2）-67-图1-3惯性环节(3)积分环节（3）式中积分时间常数T=RC,取参考值R=200K，C=1uF图1-4积分环节(4)比例微分环节（PD）比例微分环节的接线图如图及阶跃响应如图1-5所示。（4）其中。参考值R1=200K，R2=410K，C=0.1uF图1-5比例微分环节(5)比例积分环节比例积分环节的接线图单位阶跃响应如图1-6所示。（5）其中。参考值R1=100K，R2=200K，C=0.1uF。(6)振荡环节振荡环节的原理框图、接线

5、图及单位阶跃响应波形分别如图1-7、1-8所示。-67-图1-6比例积分环节图1-7振荡环节原理框图图1-8振荡环节接线图图1-8为振荡环节的模拟线路图，它是由惯性环节，积分环节和一个反号器组成。根据它们的传递函数，可以画出图1-7所示的方框图，图中。由图1-7可求得系统的开环传递函数为其中，则欲使图1-8为振荡环节，须调整参数K和T1，使0

6、数，观察并记录其单位阶跃响应波形。①比例环节G1(S)=1和G2(S)=2②积分环节G1(S)=1/S和G2(S)=1/（0.5S）③比例微分环节G1(S)=2+S和G2(S)=1+2S④惯性环节G1(S)=1/(S+1)和G2(S)=1/(0.5S+1)⑤比例积分环节（PI）G（S）=1+1/S和G（S）=2（1+1/2S）⑥震荡环节五、思考题(1)用运放模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出的？(2)积分环节和惯性环节主要差别是什么?在什么条件下,惯性环节可以近似地视为积分环节?在什么条件下，又可以视为比例环节？(

7、3)如何根据阶跃响应的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？六、实验报告(1)画出六种典型环节的实验电路图，并注明相应的参数。(2)画出各典型环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。(3)写出实验的心得与体会。七、注意事项(1)输入的单位阶跃信号取自实验箱中的函数信号发生器。(2)电子电路中的电阻取千欧，电容为微法。-67-实验二一阶系统的时域响应及参数测定一、实验目的(1)观察一阶系统在单位阶跃和斜坡输入信号作用下的瞬态响应。(2)根据一阶系统的单位阶跃响应曲线确定系统的时间常数。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1D

8、JK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK15控制理论实验或DJK16控制理论实验3双踪慢扫描示波器或数字示波器4万用表三、实验线路及原理图2-1为一阶系统的模拟电路图。由该图可知io=i1-i2