自动控制原理实验报告.

1、电子科技大学自动化工程学院标准实验报告课程名称：自动控制原理学生姓名：学生学号：指导教师:实验项目名称：系统认识与系统测试、实验目的:1、了解旋转式倒立摆系统的系统构成，并掌握其使用方法；2、了解随动系统的系统构成，并掌握其使用方法。3、了解实验安全及注意事项4、了解开环系统的工作状态，掌握闭环系统反馈极性的判别方法及其影响。5、掌握系统相关数据的测试方法。、实验器材：XZ-IIC型实验仪、计算机、自动控制原理实验仪、万用表、实验原理：1、实验原理图：被测试系统是指：由控制部分，电动机，反馈电位器组成的部分2、实验电路图：四、实验内容：1、测试输入（外部、计算机）信号与输出角度信号之间的关系（

2、曲线）2、 测试反馈电位器的输出电压与角度信号之间的关系（曲线）。五、实验步骤：1、将系统接为单位负反馈系统，适当选取 K值（约等于3）。2、在-5V +5V范围内 间隔0.5V调整R的输出电压（用万用表监测），读出对应的输出角 度值（可用计算机读出）。3、 断开系统输入，用手转动电机，在-150 +150间每隔10选取一测试值用万用表监 测反馈电位器的输出电压并作好记录。（用计算机监测给定角度）六、实验数据及处理：（1）、计算机的给定电压与系统输出角度的关系:、实验电压与输出角度记录表：电压-4.0-3.5-3.02.5-2.0-1.5-1.0-0.50角度电压0.51.01.52.02.5

3、3.03.54.0角度、Matlab拟合给定电压与系统输出角度的关系曲线:(2)、系统输出角度与反馈电压间的关系:、系统输出角度与反馈电压间记录表：角度-150-140-130-120-110-100-90-80-70-60-50电压角度-40-30-20-100102030405060电压角度:70：8090 :100M10120130r 140150电压、Matlab拟合系统输出角度与反馈电压间的关系曲线:横轴：系统输出角度纵轴：反馈电压斜率：0.0282纵轴截距：0.0503-七、实验结论:八、总结及心得体会:九、对本实验过程及方法、手段的改进建议:实验项目名称：随动系统的时域特性分析一

4、、实验目的：1、了解系统时域分析方法2、分析并掌握前向增益、反馈增益对系统动态性能的影响，并观察对稳态控制精度的影响二、实验仪器：XZ-IIC型实验仪 计算机（或自动控制原理实验仪、示波器、万用表）三、实验原理：实验系统方块图注：该实验主要研究系统前向增益K与系统反馈增益H的变化，对系统时域指标的影响。由于本系 统负载摆杆有一限位挡杆，不能连续转动，不宜做系统开环实验，故只做闭环实验。四、实验内容：1）系统前向增益K与系统性能的关系：系统输入为单位阶跃信号（refi=1），固定反馈增益H为1，设置不同前向增益K=0.3,0.5, 1,1.5,2,2.5,3,观察并记录其不同的输出响应曲线。并注

5、意观察对稳态控制精度的影响。2）系统反馈增益H与系统性能的关系：系统输入为单位阶跃信号（refi=1），固定前向增益K为1,设置不同反馈增益H=0.5, 1, 1.5 ,2,2.5,3,观察记录其输出响应曲线。并注意观察稳态值及对稳态控制精度的影响。五、实验步骤：1、首先打开DSP.EXE文件，得到PC操作界面;2接着点击菜单项“文件（F）” 一 “设置（S）”，或者第二个快捷键得到设置对话框“ ESPSetting”，选择其运行模式为“控制模式”，点击“ 0K”按扭；3、然后点击菜单项“实验（E）” 一 “2:随动系统的稳定性分析”，随之出现的“随动系 统的稳定性分析”参数设置对话框（如图

6、22）中有三个参数可供选择：参考输入 REFI、 前向增益K和反馈增益H,设置好参数后点击“ 0K”按扭；六、实验数据及处理:1）系统前向增益K与系统性能的关系: H=1 , K=0.37UH為空址町虬必二F *壺n, 丄一一亠亠一 j亠“十Ji1A二“：,. . JI2.3s44.50% H=1 , K=0.5 h=1 , K=1.03.3s 38.1 61.8%3.3s 38.5 60.2%3.3s 38.4 60.7% H=1 ,K=1.55.0s 34.5 88.4%5.0s34.986.3%5.0s34.389.5% H=1 , K=2.0 H=1 , K=2.56.6s35.493

7、.0%6.5s35.790.4% H=1 , K=3.09.6s34.8102.7% ：_ N：15*系统不稳疋4.5s61.477.9%. 一if4a4 HIM2）系统反馈增益H与系统性能的关系: K=1 , H=0.54.2s37.163.7%4.2s38.160.7%4.2s37.562.5% K=1 , H=1.5W -fi.*9 i 44*3.9s26.360.3%3.9s26.360.3%3.9s26.459.7% K=1 , H=2.03.6s 19.666.5% K=1 , H=2.5 K=1 ,H=3.0系统不稳疋七、实验结论:八、总结及心得体会:九、对本实验过程及方法、手段

8、的改进建议:实验项目名称：随动系统的频率特性测试及分析、实验目的：1了解系统频域分析方法；了解系统频域指标与时域指标的关系。2 掌握系统频率特性的测试方法，进一步理解频率特性的物理意义;3根据闭环幅频特性求出被测系统相应的开环传递函数。、实验仪器：XZ-IIC型实验仪 计算机（或自动控制原理实验仪、示波器、信号发生器 ）三、实验原理:系统原理图实验原理简图固定反馈增益H为1,由先验知识可以知道，此随动系统具有低通特性，实验时：输入 信号采用0.5V正弦信号，频率从0.1到10.0,只要计算输出与输入信号的幅值之比即可。记 录输入、输出信号幅值比及相应的频率，然后作出幅频特性图，从而分析其幅频特

9、性。四、实验内容：输入0.5V正弦信号，频率从0.1到10.0,记录输入、输出信号幅值比及相应的频率，然 后作出幅频特性图，分析其幅频特性。求得其相应的传递函数（等效为二阶系统）。五、实验步骤：1、首先打开DSP.EXE文件，得到PC操作界面；2、 接着点击菜单项“文件（F）” 一 “设置（S）”，或者第二个快捷键得到设置对话框“ ESP Setting” ,选择其运行模式为“控制模式”，点击“ OK”按扭；2、然后点击菜单项“实验（E）” 一 “4:随动系统的频率特性及分析”，随之出现的“随动系统的频率特性及分析”参数设置对话框（如图 26）中有两个参数可供选择：正弦 输入信号的幅值A和角频

10、率w,选择好参数后点击“ 0K”按扭；26统的频率特性及分析参数设置4、点击菜单项“文件（巳”一“开始（K）”或者第一个快捷键，开始实验;5、如需进行多次实验重复上述（3）、（4）步骤即可。六、实验数据及处理1、输入信号频率与输出角度及其对应输出电压记录表30.10.51.01.522.533.33.53.73.94.04.054.112.715.316.118.220.423.927.831.433.137.242.34960139.4V0.3580.4320.4540.5130.5750.6740.7840.8860.9331.0491.1931.3821.6923.931A0.7160.

11、8640.9081.0261.1501.3481.5681.7721.8662.0982.3862.7643.3847.86234.154.24.34.44.454.54.65.06.06.578910135.1128.5115.4107.797.686.374.54620.915.212.5108.16.5V3.8103.6243.2543.0372.7522.4342.1001.2970.5890.4290.3530.2820.2280.183A7.6207.2486.5086.0745.5044.8684.2002.5941.1780.8580.7060.5640.4560.366注：（

12、1）、由实验一可知，输出电压=0.0282*输出角度（2）、3 输入信号角频率； 输出角度；V 输出电压；A输出电压/输入电压2、幅频特性曲线七、实验结论:八、总结及心得体会:九、对本实验过程及方法、手段的改进建议:实验项目名称：随动系统的 PID校正一、实验目的1了解线性系统最常用的校正方法。2了解PID校正网络参数变化对系统的影响。3. 掌握校正的概念，了解其 PID校正对系统时域指标的作用规律。二、实验仪器：XZ-IIC型实验仪 计算机（或自动控制原理实验仪、示波器、万用表）三、实验原理： 厂1校正对象11实验系统结构简图1 T2S该实验主要观察PID校正网络各参数变化，对系统时域指标的

13、影响，了解其作用规律。 所加PID校正网络为：K 1 T1ST1为微分环节时间常数 T2为一阶积分环节时间常四、实验内容:k=1 ; T2=0.0167 分别取 T1=0.01, 0.05, 0.1, 1k=1 ； T仁0.1分别取 T2=0.001, 0.01, 0.167, 1.67记录系统不同结构参数校正下对应的输出响应曲线，并记录超调量、调节时间Ts；分析不同的校正参数对系统各项性能指标的影响。五、实验步骤：1. 首先打开DSP.EXE文件，得到PC操作界面；2. 接着点击菜单项“文件（F） ” 一 “设置（S） ” ,或者第二个快捷键得到设置对话框“ ESP Setting ” ,选

14、择其运行模式为“控制模式”，点击“ OK按扭；3. 然后点击菜单项“实验（E） “5:随动系统的校正”，随之出现的“随动系统的校正” 参数设置对话框（如图28）中有四个参数可供选择：参考输入 REFI和前向增益K,及 两个校正环节参数T1和T2,设置好参数数值后点击“ OK按扭；图28随动系统的校正参数设置对话框4. 点击菜单项“文件（F）” 一 “开始（或者第一个快捷键，从而开始实验;5. 如需进行多次实验,重复上述（3）、（4）步骤即可。六、实验数据及处理:（1）、k=1 ； T2=0.01676.0s34.498.5%6.0s34.199.8%6.0s34.798.1%、k=1 , T2=0.0167 , T1=0.053.0s34.183.3%k=1 ; T2=0.0167 , T仁0.13.0s