《自动控制理论》实验指导书（页）

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1、《自动控制原理》实验指导书电气实验室2008年1月修订一、教学任务木实验课的教学任务是：1.进一步了解和掌握《自动控制原理》的基本概念、自动控制系统的分析方法、H动控制系统的设计方法。2.掌握白动控制系统模拟电路的构成和测量方法。二、实验设备本实验课所使用的设备有：计算机、模拟实验箱、A/D&D/A接口卡、扁平电缆（如下图所示）。其中计算机主要负责信号产纶、测量、数据处理和显示；在模拟实验箱的面板上装有6个运算放人器，与电阻、电容相配合，可以构成多种被控对象；A/D&D/A接II卡安装在计算机内，对模拟信号和数字信

2、号进行相互转换；扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接口卡连接起來。总线槽扁平电缆>A/D&D/A接口卡模拟实验箱三、实验要求1.认真阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确实验冃的，了解实验内容和方法。2.按照实验指导书的要求进行接线和操作，经检查和指导教师同意后方能通电。3.在实验过程屮认真观察、记录有关的数据和波形，并由指导教师复杳后方能结束实验。4.实验完成后应断电，整理实验台，恢复到实验前的情况。5.认真完成实验报告，按规定格式画出相应波形，并对实验结來进行分析。实验一惯性环节及其阶跃响应一、实验目

3、的1.了解惯性环节的模拟电路。2•寧握惯性环节阶跃响应的测量方法。1.掌握由阶跃响应Illi线求取传递函数的方法。二、实验原理惯性环节的模拟电路及其传递函数：U2A/D1G(S)=—三、实验步骤1.连接惯性坏节的模拟电路；用扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接口卡连接起来；检査无误后接通电源。2.启动计算机，运行实验软件，观测计算机屏幕上显示的响应Illi线及数据。3.记录波形及数据。四、实验报告1.画出惯性坏节的模拟电路，并画出其阶跃响应曲线。2.由惯性环节的阶跃响应曲线确定其传递函数，并与由模拟电路计算的结果

4、相比较。实验二二阶系统及其阶跃响应一、实验目的1.了解二阶系统的模拟电路。2•寧握二阶系统阶跃响应的测量方法。3.掌握由阶跃响应Illi线求取传递函数的方法。二、实验原理二阶系统的典型传递函数为：①（$）=其中特征参数歹和®决定了二阶系统的动态性能。U2A/D1相应的闭坏传递函数为：丄如=牆=-fJ沁心鬟S（s）52+—5+-VRTT211KR和标准形式相比较可得：S=—=——=—OTRC22R、三、实验步骤1.连接二阶系统的模拟电路；用扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接口卡连接起来；检查无误后接通电源。2.

5、启动计算机，运行实验软件。3.调整/?2,测量二阶系统在零阳•尼、欠阻尼、临界肌尼、过阻尼情况下的阶跃响应。1.观测并记录计算机屏幕上显示的响应Ilh线及数据。四、实验报告1.画出二阶系统的模拟电路图。2.画出所测得的阶跃响应曲线，并求H匕和＜T%o3.根据二阶系统在欠阻尼情况卜•测得的阶跃响应Illi线，求出相应的传递函数。实验三其它典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.掌握典型环节阶跃响应的测量方法。2.了解典型环节的特性。二、实验原理1.比例环节的模拟电路及其传递函数:R2U2A/D12.积分环节的模拟电路及其

6、传递函数U2A/Dl3•微分环节的模拟电路及其传递函数U2A/D1G(S)=—RCS4•比例+微分环节的模拟电路及其传递函数U2A/D1G(S)«—KJS+1),K=生厂=&CR5•比例+积分环节的模拟电路及其传递函数R2二、实验步骤1.连接相应典型坏节的模拟电路；川扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接口卡连接起来；检查无误后接通电源。2.启动计算机，运行实验软件。3.观测并记录计算机屏幕上显示的响应Illi线及数据。四、实验报告1.画出相应典型环节的模拟电路图，并血出其阶跃响应曲线。实验四控制系统的稳定性分析

7、一、实验目的1.加深对系统稳定性定义的理解;2.观察系统的稳定、临界稳定、不稳定现象。二、实验原理系统模拟电路如下图所示：U2A/D1其开环传递函数为：G(S)=时帀芍R其中K=亠T=RC,R=100KQo三、实验内容1.连接相应的实验电路；川扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接口卡连接起来；检杳无谋示接通电源。2.启动计算机，运行实验软件。3.调整/?3,测量系统在不稳定、临界稳定、稳定情况下的阶跃响应波形。4.记录波形及数据。四、实验报告1.画出所用的实验电路。2.画出系统在不稳定、临界稳定、稳定情况下的波形

8、。实验五系统频率特性的测量一、实验目的1.加深对频率特性定义的理解。2.掌握系统或元件频率特性的测最方法。二、实验原理实验所用的模拟电路如下图所示：开动态结构图为:101K1S40.1S+17U2)取R.=500KG,则系统的传递函数为:G（沪空2=「00S（s）S2+10S+500三、实验内容1.连接相应的实验电路；用扁平电缆将模拟实验箱和A/D&D/A接