自动控制原理实验大纲.doc

实验一、典型环节的软件仿真一、实验目的(1) 掌握典型环节的软件仿真方法(2) 学习由阶跃响应计算典型环节的传递函数二、实验内容构成惯性环节、比例-积分环节、比例-微分环节的模拟电路如图所示。 惯性环节模拟电路图 PI环节的模拟电路图 PD环节的模拟电路图(1) 计算各电路的传递函数(2) 用MATLAB仿真典型环节(3) 绘制各典型环节的单位阶跃响应曲线三、实验要求观察并记录惯性环节、比例-积分环节、比例-微分环节的阶跃响应曲线。四、实验思考惯性环节在什么条件下可视为比例环节？实验二、 二阶系统的动态过程分析一、实验目的(1) 掌握二阶控制系统的动态性能指标的测试技术。(2) 定量分析二阶系统的阻尼比和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响。(3) 了解与学习二阶控制系统及其阶跃响应的MATLAB仿真实现方法。二、实验内容(1) 分析典型二阶系统的和变化时，对系统的阶跃响应的影响。(2) 设控制系统结构图如图所示，若要求系统具有性能，试确定系统参数和，并计算单位阶跃响应的特征量，。三、实验要求(1) 针对实验内容(1)，记录和变化时二阶系统的阶跃响应曲线以及所测得的响应的超调量、峰值时间和调节时间的值，分析和对系统性能指标的影响。选取不变，分别为0，0.25，0.5，0.7，1，2这6个不同参数进行分析。(2) 对实验内容(2)，分别用理论计算和实验仿真进行求解。四、实验思考分析通常采用系统的阶跃响应特性来评价其动态性能指标的原因。实验三、控制系统的稳定性分析一、实验目的(1) 了解系统的开环增益和时间常数对系统稳定性的影响(2) 掌握系统型别及开环增益对稳态误差的影响(3) 研究系统在不同输入下的稳态误差的变化二、实验内容(1) 分析开环增益和时间常数改变对系统稳定性及稳态误差的影响。系统开环传递函数为：(2) 分析实验内容(1)中系统型别改变对稳态误差的影响(3) 分析实验内容(1)中系统在不同输入时的稳态误差。三、实验要求(1) 记录各步骤中的响应曲线(2) 对响应曲线进行分析，验证参数、及系统型别对系统稳定性和稳态误差的影响。四、实验思考影响系统稳定性和稳态误差的因素有哪些？如何改善系统的稳定性，减小和消除稳态误差？ 实验四、控制系统的根轨迹分析一、实验目的 （1） 熟练掌握使用MATLAB绘制根轨迹图形的方法（2） 进一步加深对根轨迹图的了解（3） 掌握利用所绘制根轨迹图形分析系统性能的方法二、实验内容 用实验的方法求解。系统的开环传递函数为：Gk(s)= Ks0.2s+1(0.5s+1) (1) 绘制并记录根轨迹； (2) 确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益； (3) 确定临界稳定时的根轨迹增益。三、实验要求 (1) 记录各系统的根轨迹图； (2) 根据根轨迹，分析闭环极点在s平面上的位置与系统动态性能的关系。四、实验思考 加入开环极点或开环零点对系统的根轨迹图形有何影响？对系统性能有何影响？实验五、系统Bode图及Nyquist曲线的绘制及稳定性分析一、实验目的 (1) 加深了解系统及元件频率特性的物理概念。(2) 进一步加深对Bode图及Nyquist曲线的了解。(3) 熟练掌握用MATLAB分析系统频率特性的方法。二、实验内容 系统传递函数为： G(s)= UcUr=500s2+100s+500(1) 做出系统开环对数幅频、相频特性，求出相应的频域性能指标。(2) 绘制系统开环幅相曲线，并用奈氏判据判断系统的稳定性。三、实验要求 (1) 记录用MATLAB绘制的Bode图，并与近似折线图相比较。(2