《自动控制理论》指导书

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1、《自动控制基础》实验大纲课程类别：技术基础课程课程名称：自动控制基础开课单位：电子工程系课程编号：2060102总学时：8适用专业：测控技术与仪器专业先修课程：复变函数电子技术一、自动控制理论实验的目的与意义自动控制理论实验课程为自动控制理论课程的一部分，通过本课程，使学生：1、进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的基本分析方法和设计方法。2、结合已学过的《电子技术》课程，学习和掌握系统模拟电路的构成与工作原理，以及其测试技术。3、提高应用计算机的能力与水平，并了解计算机在自动控制系统中的地位和作用。4、具有严谨的科学态度，理论联系实际的作风和分析

2、问题、解决问题的能力，特别是提高其动手能力，。二、实验内容、基本要求实验一、典型环节、二阶系统及其阶跃响应实验（学时数：4）学习设计构成典型环节、二阶系统的模拟电路，掌握典型环节、二阶系统的特性以及电路参数对特性的影响。学习典型环节、二阶系统阶跃响应的测量方法，对比实验结果与理论分析。本实验在讲授完“时域分析法”后做此实验。实验二、系统频率特性的测量与PID校正（学时数：4）加深了解系统及元件频率特性的物理意义，掌握系统及元件频率特性的测量方法，加深对PID控制原理与设计方法的理解。本实验在讲授完“频域分析法”与“系统校正”后做此实验。自动控制系统实验指导书中

3、北大学2002.7目录实验一、典型环节、二阶系统及其阶跃响应实验实验二、系统频率特性的测量与PID校正实验一典型环节、二阶系统及其阶跃响应实验一、实验目的与要求1、学习设计构成典型环节、二阶系统的模拟电路，掌握典型环节、二阶系统的特性以及电路参数对特性的影响。2、学习典型环节、二阶系统阶跃响应的测量方法，对比实验结果与理论分析。二、实验装置1、计算机一台，实验软件一套。2、实验箱一套。3、面包板、导线、电阻、电容、运算放大器等器件若干。三、实验原理设计构成下列典型环节的模拟电路，测量其阶跃响应1、比例环节：利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，输入输

4、出之间满足如下运动方程：C(t)=KR(t)传递函数G(s)=K2、惯性环节利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，输入输出之间满足如下运动方程：传递函数G(s)=K/(Ts+1)3、积分环节利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，输入输出之间满足如下运动方程：传递函数G(s)=K/s4、微分环节利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，输入输出之间满足如下运动方程：传递函数G(s)=Ks5、二阶系统利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，输入输出之间满足如下运动方程：传递函数四、实验报告1、画出比例环节、惯性环节、积分环节、微分

5、环节、二阶系统的模拟电路图，用坐标纸绘出各典型环节的阶跃响应曲线。2、由响应曲线计算各环节的传递函数，并与电路计算结果相比较。3、分析相对阻尼系数对二阶系统阶跃响应的影响。实验二系统频率特性的测量与PID校正一、实验目的1、加深了解系统及元件频率特性的物理意义。2、掌握系统及元件频率特性的测量方法。1、加深对PID控制原理与设计方法的理解。二、实验内容10/s1/(0.1s+1)5U1U21、利用运算放大器、电阻、电容等元件设计一模拟电路，其数学模型可用如下框图描述。2、求出其开环传递函数与闭环传递函数。3、给定输入信号为U1(t)=Asin(ωt)，则输出信

6、号U2(t)=Bsin(ωt+φ),计算B/A与φ随ω的变化规律。4、分别设计一PI，PD，PID校正模拟电路，串联在上述框图的前向通道的比较点之后。三、实验装置1、计算机一台，实验软件一套。2、实验箱一套。3、面包板、导线、电阻、电容、运算放大器等器件若干。四、实验报告1、画出模拟电路图，计算传递函数，画出BODE图。2、把测量数据列表，根据此数据绘制BODE图。3、分析测量误差。4、分析PI，PD，PID校正模拟电路对系统频率特性的影响以及PI，PD，PID的参数对阶跃响应的影响，总结各校正装置的作用和其参数对系统性能所产生影响的规律。