自动控制原理实验指导书.doc

自动控制原理实验指导书ACES 西 北 工 业 大 学 自 动 化 学 院二 零 零 五 年 三 月目 录引言6实验一 典型环节的模拟研究15一实验目的15二实验内容15三实验步骤151观察比例环节的阶跃响应曲线152观察积分环节的阶跃响应曲线163观察比例积分环节的阶跃响应曲线164观察微分环节的阶跃响应曲线175观察比例微分环节的阶跃响应曲线186观察比例微分积分环节的阶跃响应曲线197观察惯性环节的阶跃响应曲线208观察二阶振荡环节的阶跃响应曲线21四实验结果22实验二 典型系统的动态特性与稳定性测试24一实验目的24二实验内容24三实验步骤241典型二阶系统的响应曲线242典型三阶系统的响应曲线25四实验结果26实验三 二阶系统特征参数对系统性能的影响28一实验目的28二实验内容28三实验步骤281观测特征参量对二阶系统性能的影响282观测特征参量对二阶系统性能的影响293观测斜坡输入作用下二阶系统的静态误差30四实验结果31实验四 线性系统的串联校正34一实验目的34二实验内容34三实验步骤341待校正线性系统342串联滞后校正353串联超前校正364串联PD校正37四实验结果38实验五 线性系统校正39一实验目的39二实验内容39三实验步骤391待校正二阶线性系统392反馈校正二阶线性系统403待校正三阶线性系统414超前滞后校正三阶线性系统42四实验结果43实验六 开环增益与零极点对系统性能的影响44一实验目的44二实验内容44三实验步骤441原始二阶系统442闭环极点对原始二阶系统的影响453闭环零点对原始二阶系统的影响464开环极点对原始二阶系统的影响495开环零点对原始二阶系统的影响506开环增益K对二阶系统的影响52四实验结果52实验七 典型系统的频率特性测试57一实验目的57二实验内容57三实验步骤571一阶惯性环节的频率特性572二阶环节的频率特性曲线58四实验结果59实验八 典型非线性环节静态特性测试60一实验目的60二实验内容60三实验步骤601继电特性602饱和特性613死区特性614间隙特性62四实验结果64实验九 非线性系统的相平面法分析65一实验目的65二实验内容65三实验步骤651继电型非线性二阶系统652带速度反馈的继电型非线性二阶系统663饱和型非线性二阶系统67四实验结果68实验十 非线性系统的描述函数法分析69一实验目的69二实验内容69三实验步骤691继电型非线性三阶系统692饱和型非线性三阶系统70四实验结果71实验十一 状态反馈72一实验目的72二实验内容72三实验步骤721待校正二阶系统722状态反馈系统73四实验结果74实验十二 A/D与D/A 转换及零界阶保持器75一实验目的75二实验内容75三实验步骤751A/D与D/A转换752零阶采样保持75四实验结果76实验十三 离散控制系统动态性能和稳定性的混合仿真研究77一实验目的77二实验内容77三实验步骤771原始二阶系统772离散控制二阶系统78四实验结果78实验十四 步进电机控制实验79一实验目的79二实验说明79三实验内容79四实验步骤79实验十五 直流电机转速控制实验80一实验目的80二实验说明80三实验内容80四实验步骤80实验十六 温度控制实验81一实验目的81二实验说明81三实验内容81四实验步骤81实验十七 随动系统实验82一实验目的82二实验说明及内容82三实验思考题83前 言自动控制原理作为自动化专业的主干专业课程在教学中占有重要地位，同时该课程具有很强的实践性，其教学实验内容和教学实验设备作为这一课程的重要一环直接影响着教学和实验的效果。近年来，尽管教学仪器市场繁荣，但各大专院校自控原理教学实验设备还普遍采用老的箱式结构实验设备，并且缺乏控制对象，随着自控原理课程内容的不断发展与扩充，老的自控原理教学实验设备已不能满足现有实验要求。为了改变现有状况，使自动控制原理实验提升一个层次，进一步提高教学和实验的质量，西北工业大学自动化学院充分发挥在自控原理课程上具有的资源优势，统一规划组织开发了“ACES自动控制综合实验台”。实验台汲取了我院各位相关专家老师多年的丰富教学经验，通过反复实验，多方征求同行专家和一线任课教师的意见建议，完成了实验台的最终设计方案，得到了大家的普遍认可，并已在我校自动控制原理实验室投入使用。现已