华科电气2015自动控制理论实验报告.docxVIP

电气学科大类 12 级《信号与控制综合实验》课程实 验 报 告(自动控制理论基本实验)姓名： 学号： 专业班号：电气中英 邮箱： 同组人: 指导教师 日 期 实验成绩 评 阅 人 实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分实验十一 二阶系统的模拟与动态性能研究实验十二 二阶系统的稳态性能研究设计性实验实验名称/内容实验分值评分实验十四 线性控制系统的设计与校正实验十六 控制系统状态反馈控制器设计创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目 录一、实验内容（一）实验十一 二阶系统的模拟与动态性能研究…………………5 1 实验原理……………………………………………………5 2 实验目的……………………………………………………6 3实验内容……………………………………………………6 4 实验设备……………………………………………………6 5实验步骤……………………………………………………66实验结果……………………………………………………77实验分析……………………………………………………108实验思考题…………………………………………………10（二）实验十二 二阶系统的稳态性能研究…………………………121 实验原理……………………………………………………12 2 实验目的……………………………………………………13 3实验内容……………………………………………………14 4 实验设备……………………………………………………14 5实验步骤……………………………………………………156实验结果……………………………………………………167实验分析……………………………………………………298实验思考题…………………………………………………30（三）实验十四 线性控制系统的设计与校…………………………33 1 实验原理……………………………………………………33 2 实验目的……………………………………………………35 3实验内容……………………………………………………35 4 实验设备……………………………………………………35 5实验步骤……………………………………………………356实验结果……………………………………………………387实验分析……………………………………………………398实验思考题…………………………………………………39（四）实验十六 控制系统状态反馈控制器设计……………………40 1 实验原理………………………………………………………40 2 实验目的……………………………………………………42 3实验内容……………………………………………………42 4 实验设备……………………………………………………42 5实验步骤……………………………………………………436实验结果……………………………………………………457实验分析……………………………………………………468实验思考题…………………………………………………46二、实验总结…………………………………………………………47三、参考文献…………………………………………………………47实验十一 二阶系统的模拟与动态性能研究一、实验原理图11-1 典型二阶振荡环节的方框图典型二阶系统的方框图如图11-1： 其闭环传递函数为：式中: ζ为系统的阻尼比，为系统的无阻尼自然频率。常见的二阶系统有各种各样的物理系统，如简单的直流电机速度控制系统、温度控制等。许多高阶系统也可以按照主导极点简化成二阶系统。任何二阶系统都可以化为上述的标准形式。对于不同的系统，ζ和所包含的内容也是不同的。调节系统的开环增益K，或时间常数T可使系统的阻尼比分别为：0ζ1，ζ＝1和ζ1三种。实验中能观测对应于这三种情况下的系统阶跃响应曲线是完全不同的。二阶系统可用图11-2所示的模拟电路图来模拟：图11-2 二阶系统模拟电路图二、实验目的1．掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法。2．通过实验和理论分析计算的比较，研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。三、实验内容1．在实验装置上搭建二阶系统的模拟电路（参考图11-2）。2．分别设置ξ＝0；0＜ξ＜1；ξ＞ 1，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)；分析此时相对应的各σp、ｔs，加以定性的讨论。3．改变运放A1的电容C，再重复以上实验内容。4．设计一个一阶线性定常闭环系统，并根据系统的阶跃输入响应确定该系统的时间常数。四、实验设备1．电子模拟装置1套。2．数字或模拟示波器1台。五、实验步骤分别设置ξ＝0；0＜ξ＜1；ξ＞ 1，观察并记录ｒ(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)六、实验结果C=0.618微法时，ξ＝00ξ1ξ＝1C=0.082微法时，ξ＝00ξ1ξ