控制工程基础实验指导书.doc

控制工程基础实验指导书实验一 典型环节的模拟研究一、 实验目的：1. 熟悉TDN-AC/ACS自控原理实验系统；2. 对典型环节的模拟电路有直观的了解。二、 实验要求：1. 根据要求，分析计算模拟实验系统图； 2. 观测和记录不同参数下比例、积分、比例积分和惯性环节的阶跃响应曲线。三、 实验前分析、计算和设计：1. 各典型环节的方块图及传函：2. 各典型环节的模拟电路图及输入响应：3. 理想曲线： 四、 实验使用设备：1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台2. 计算机 一台3. 数字万用表 一只五、 实验步骤：1. 了解TDN-AC/ACS教学实验系统使用方法；2. 按照各典型环节的模拟电路图接线；3. 观测并记录在阶跃信号下实际响应曲线U0(t)，改变参数，再次记录曲线。六、 实验报告要求：1. 实验目的及要求；2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；3. 实验观测并记录波形；4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。实验二 典型系统动态性能分析一、 实验目的：1. 培养学生模拟设计、参数计算及元件选择的能力；2. 培养学生测试动态性能指标的技能；3. 深入掌握参数对系统性能的影响。二、 实验要求：1. 根据要求，分析计算和设计模拟实验系统图及参数；2. 观测并记录不同条件下二阶系统在阶跃信号作用下的性能指标，即超调量和稳态误差。三、 实验前分析、计算和设计：1. 已知系统结构如下图所示。G1(s)=K，在如下情况，分别计算超调量和误差：（1） K=2.5，T2=0.02s；（2） K=6，T2=0.02s；（3） K=6，T2=0.1s.2. 按系统结构图，根据给定参数，应用运算放大器和阻容元件，设计模拟实验系统图，并分别选择适当阻容元件参数。四、 实验使用设备：1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台2. 计算机 一台3. 数字万用表 一只4. 100k 电阻 两只5. 20k 电阻 一只6. 1f电容 两只7. 10f电容 两只五、 实验步骤：按系统结构图设计的模拟实验系统图，根据电阻电容计算值，先选好电阻及电容，然后按图连接线路：1. K=2.5，T2=0.02s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。2. K=6，T2=0.02s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。3. K=6，T2=0.1s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。参考模拟实验系统线路如下图所示：六、 实验报告要求：1. 实验目的及要求；2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；3. 实验观测并记录的波形及数据；4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。实验三 典型系统稳态性能分析一、 实验目的：1. 培养学生模拟设计、参数计算及元件选择的能力；2. 培养学生测试稳态性能指标的技能；3. 深入掌握参数对系统性能的影响。二、 实验要求：1. 根据要求，分析计算和设计模拟实验系统图及参数；2. 测量并记录开环增益和零点对典型三阶系统性能的影响。三、 实验前分析、计算和设计：1. 已知系统结构如下图所示。 （1） =T=0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；（2） T=0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；（3） =0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；（4） =0.02s，T=0.1s，T0=0.1s，计算系统超调量及误差。2. 按系统结构图，根据给定参数，应用运算放大器和阻容元件，设计模拟实验系统图，并分别选择适当阻容元件参数。四、 实验使用设备：1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台2. 计算机 一台3. 数字万用表 一只4. 20k 电阻 一只5. 10k 电阻 一只6. 1f电容 一只7. 2.2f 电容 三只五、 实验步骤：按系统结构图设计的模拟实验系统图，根据电阻电容计算值，先选好电阻及电容，然后按图连接线路：1. 用计算机代替示波器观测并记录如下情况时，系统不稳定和稳定的C(t)图形；（1） =T=0，T0=0.1s；（2） T=0，T0=0.1s，为计算值；（3） =0，T0=0.1s，T为计算值。2. 用计算机代替示波器观测记录系统在=0.02s，T=0.1s，T0=0.1s时的阶跃响应，并测算超调量和误差。 参考模拟实验系统线路如下图所示：六、 实验报告要求：1. 实验目的及要求；2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；3. 实验观测并记录的波形及数据；4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。实验四 CTAI计算机仿真实验一、 实验目的：1. 学习应用计算机绘制响应曲线图的方法；2. 培养借助计算机分析系统性能的技能。二、 实验要求：1. 根据要求，进行必要的分析、计算，以及绘图；2. 上机绘制曲线图，分析各种参数对系统性能的影响。三、 实验前分析、计算和设计：四、 CTAI操作说明详见软件。实验五 Matlab计算机仿真实验一、 实验目的：1. 学习应用计算机Matlab软件绘制响应曲线图的