自动控制原理综合实验指导书

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1、控制理论综合实验报告班级学号姓名同组人上交日期年月日自动控制原理纟宗合实验扌旨导书天津科技大学电子信息与自动化学院自动化工程系2014/10bydaifz前言1实验一典型环节及其阶跃响应3实验二二阶系统阶跃响应7实验三控制系统的稳定性分析12实验四系统根轨迹法数字仿真分析15实验五系统频率特性数字仿真分析18实验六控制系统综合实验23实验七系统频率特性测量25附录一MATLAB应用简介291.利用MATLAB进行时域分析292.利用MATLAB进行根轨迹分析323.利用MATLAB绘制系统的频率特性图35附录二SIMULINK简介391.SIMULINK概述3

2、92.功能模块的处理47附录三EL-AT-III试验箱的软件使用说明49附录四EL-AT-1II实验箱的布局图52附录五实验报告撰写须知561—刖吞—、概述研究一个控制系统的运动，一般采用两种方法来进行研究。一种方法是应用理论分析方法来分析系统运动的性能，以获得系统设计的依据。另一种方法是通过实验研究，以获得所设计系统的运动规律与系统的各项性能。这是通过运动Illi线与实验数据来展现的。控制系统的两种研究方法互为补充，互为验证，两者缺一不可。在控制系统的实验研究中，可以在实际物理系统上來进行，也口J以通过物理装置模型来进行研究。当前，由于控制系统的对彖规模越来

3、越大，对彖结构越来越复杂，对象的利啖越来越多，因此在控制系统的设计过程中，控制系统的仿真研究也就基本上取代了物理系统的实验研究。一般只有到了控制系统设计的最后阶段——系统调试阶段，才有可能进行实际系统实验。控制系统的仿真研究方法冇两种，一种方法是模拟仿真方法，另一种方法是数字仿真。在白动控制原理综合实验屮，我们将分别采用数字仿真的基本原理和模拟仿真的基木原理，设计出合理的控制系统的仿真试验，为自动控制理论知识的进一步掌握和运用打下坚实的基础。二、自动控制原理综合实验的任务口动控制原理综合实验是口动控制理论课的一部分。实验任务是：1.通过实验进一步了解和掌握自动

4、控制理论的基木概念、控制系统的分析方法和设计方法。2.学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术。3.学习和掌握MATLAB语言和S1MULINK仿真环境。4.提高分析问题及解决问题的能力。5.捉髙动手能力、应用计算机的能力和水平。三、实验设备自动控制原理综合实验所使用的设备由计算机、EL-AT-III试验箱、万用表、电阻、电容等纽成。四、对参加实验学生的要求：1•阅读实验指导书、复习与实验有关的理论知识、明确每次实验的1=1的，了解实验内容和方法。2.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查和指导教师同意后再通电。3.在实验中注意观察、记录有关数据和图像，并山指导

5、教师复査后才能结束实验。4.实验后应断电、整理实验台、恢复到实验前的情况。2.认真写实验报告、按规定格式做出图表、Illi线、并分析实验结果。字迹要清楚，画曲线用坐标纸，结论要明确。3.爱护实验设备、遵守实验室规定。4.实验报告封皮采用标准的“控制理论综合实验报告”（该指导书的笫一页）。口带U盘将各口实验的输出结果拷贝回去整理在报告中。五、几点说明1.有关用MATLAB语言进行系统吋域分析、根轨迹绘制及频率特性分析的内容，请参见附录一。2.有关用SIMULINK仿真坏境进行系统时域分析、系统校疋分析的內容请参见附录二。3.有关EL-AT-ITI试验箱的软件使用

6、说明请参见附录三。4.有关EL-AT-III实验箱的布局图请参见附录四。5.实验报告的撰写须知（包括公式、图表等的格式）参见附录五。实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.掌握控制系统模拟实验的基木原理和一般方法。2.学握控制系统时域性能指标的测量方法。二、实验仪器1.EL-AT-1II型自动控制系统实验箱一台2.计算机一台三、实验原理1.模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法來模拟各种典型环节，即利用运算放人器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系

7、统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，述可进一步分析研究参数对系统性能的影响。2.时域性能指标的测量方法：超调Ma%：1）启动计算机，在桌面双击图标［自动控制实验系统］运行软件。2）检查USB线是否连接好，在实验项F1下拉框中选中任一实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不止常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。3）连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、

8、D/A卡的AD1输入。检查无谋后接通电