《控制基础》实验课程教学大纲

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1、《控制基础》实验课程教学大纲2011.8.31马天河课程名称：控制基础英文名称：BasicControlExperiments课程编号:08833182面向专业：B动化学时学分：32/1一、实验课程目标木课程与白动控制原理课程成互补关系，以实验为主，并分常规实验和人型设计实验,并通过教学实验强化教学效果，加深对白动控制原理课程基础理论知识和基木分析设计方法的理解，学会综合设计与解决问题的方法。木实验课程的教学1=1的和要求是使学生通过实验手段掌握白动控制系统的基木原理、掌握分析系统动、静态性能和稳定性的一•般方法和

2、手段，初步了解系统校正的一些常用方法,同时使学生学会用系统分析的方法分析和解决问题。具体要求：（1）了解闭环反馈控制系统的构成原理及一般组成；学会确定控制系统反馈极性的方法；了解闭环控制系统对被调节最的调节作用；（2）通过频率响应实验，掌握用正弦信号和示波器测定开环系统的频率特性。学会在幅频特性Oil线上确定开环系统的参数；（3）研究附加零、极点对闭环系统动态特性的影响；了解校正在控制系统屮的作用，掌握选取校匸线路和参数的方法；（4）理解和掌握相平面分析方法原理和应用；（4）理解掌握采样器和保持器的构成原理，掌握信

3、号被采样保持后的波形与采样频率之间的关系，验证香农定理；（5）理解和掌握状态反馈的基木概念，能通过状态反馈极点配置设计完成控制器综合；（6）理解掌握观测器概念和特点，掌握观测器的设计和实现:（7）掌握利用Matlab/Simulink软件实现对系统分析、设计、仿真实现和实时控制的方法和手段。二、实验课程内容、学时分配与组织序号实验项目名称内容提要实验性质实验类型备注1闭环电压控制系统研究了解闭环反馈控制系统的构成原理及一•般组成；学会确定控制系统反馈极性的方法；了解闭环控制系统对被调节量的调节作用池1慕本型21必做

4、2频率特性的测试与系统参数的确定通过频率响应实验，掌握用正弦信号和示波器测定开坏系统的频率特性。学会在幅频特性曲线上确定开环系统的参数专业基础型用31必做3串联校正研究串入参数“不好”的滞后校正、好的滞后校正、超前校正、PID校正，测各指专业基础基本型21必做标并比较4Matlab/Simulink仿真会用Matlab^Simulink建立多种形式的数学模型，以及之间的转换、联接，能绘制时域、频域、复域等曲线，分析零点、极点对系统性能的影响。专业基础提高型（设计应用）31必做5非线性控制系统研究対具有继电特性的二阶

5、系统，观察其相平面轨迹。引入速度反馈，通过观察相平面轨迹曲线及阶跃响应曲线，分析速度反馈对控制系统性能的改善。专业基础提高型（设计应用）31选做6采样控制系统了解采样器和保持器构成原理。观察信号被采样保持后的波形与采样频率之间的关系，验证香农定理。用Simulink仿真完成。专业基础基木型31选做7状态反馈系统给定一个能控的二阶系统,并给出期望性能指标。要求川状态反馈进行极点配置，使其满足期望指标，并测量阶跃响应曲线验证。专业基础基本型31必做8状态观测器设计并实现一个全阶状态观测器。合理选择观测器极点，分析不同观

6、测器极点对观测性能的彫响。专业基础提高型（设计应用）31必做9大型设计实验基于Simulink实时控制平台，设计位置控制系统。指标：位置稳态误差为零，过渡时间小于0.5秒，超调量小于20%o专业基础研究创新型103必做注:1、课程屮要求培养学生在掌握课程知识、概念、原理方法基础上，独立思考、独立解决问题、实验与仿真实现的能力；2、每个实验项目的要求都分为基木部分和提高部分，以满足不同层次的学生的需要，弓I导鼓励学生进行白创性研究实验，基本部分实验内容必做，提高部分选做。3、要求学生学会对实际物理系统进行数学抽象，并

7、用已学过的数学工具进行系统分析和综合，养成将来在T程实际屮经常进行理性思维的习惯。学会借助于计算机进行系统分析和设计。为综合设计打下良好基础；4、要求学牛实验前要预习半小时以上，实验目的明确。实验时态度认真，遵守纪律，注意安全。写实验报告时，対实验原理的透彻理解，实验曲线、实验数据说明的问题要充分解释，实验结论清址准确。三、教学管理模式与注意事项教学管理模式：基本验证+提高应川实验过程采川非开放模式，由专门教师和实验助教指导，在实验课程屮注意及时引导学牛处理在实验操作中岀现的问题，安排2-3次（现场或课堂）实验理论

8、指导。综合设计测试部分可根据实验室条件采取半开放或全开放形式，允许学生灵活安排时间，同时根据需要安排基础性指导。实验课学时合计32学时。实验分单元验证+捉高应用与综合设计测试两部分，安排在两个学期进行：单元验证+提高应用实验与理论课同步进行，学时22;综合测试10学时（安排在理论课结束后的下一学期前5周完成）o四、设备与器材配置基木实验设备包插：犬煌教仪公司