自动控制原理课程配套实验讲义.docVIP

自动控制原理课程配套实验讲义 自动控制原理实验 廖长荣 编写 赵华君 审校 重庆文理学院物理与信息工程系 电子技术教研室印制  内 容 简 介 本实验讲义是以《自动控制原理简明教程》（第一版）（胡寿松主编，科学出版社，2003）、《TTKL—1型控制理论电子模拟试验箱 实验指导书》、《自动控制原理/计算机控制技术 教学实验系统 实验指导书》为基础，根据物理与信息工程系和电子信息科学与技术专业“十一五”发展规划精神编写而成。全讲义共有十一个实验，各实验根据其培养学生的动手能力和培养学生对所学知识的综合应用能力分为三类，即验证性实验、综合性实验、设计性实验。以便根据教学要求和学生实验技能合理安排各类实验。 前 言 自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中，自动化装置无所不在，为人类文明进步做出了重要贡献。 在控制技术需求推动下，控制理论本身也取得了显著进步。从线性近似到非线性系统的研究取得了新的成就，借助微分几何的固有非线性框架来研究非线性系统的控制，已成为目前重要研究方向之一；离散事件动态系统理论的形成，扩展了对离散系统的描述和分析能力；分布参数系统的研究又有了新的突破；不确定性H∞控制及系统对外扰的鲁棒性分析和设计已扩展到无穷维空间。实践证明，系统或参数识别技术对加工随机信息具有不可替代的应用价值。自适应、自校正、自修复、自组织系统的研究和应用又有了新的发展。 《自动控制》是电子信息科学与技术专业学科的基础课之一，为了适应物理与信息工程系的发展、为电子信息科学与技术专业建设的需要，为适应新时期人才培养目标的需要，我们在利用“TKKL—1型控制理论电子模拟实验箱”做了相关实验的基础上，有针对性的编写了《自动控制实验讲义》。本实验讲义对自动控制、工业自动化、电气自动化、仪表及测试等专业的学生有一定的实用性和指导作用。 为能更好地完成本实验，达到实验教学的目的，要求实验参与者严格遵守实验室的有关章程与规定；每次实验前认真预习实验内容，掌握实验的基本原理，熟悉实验的基本步骤，并认真书写预习实验报告，在预习实验报告中设计好实验记录用表格，实验中所得到的所有实验数据和图形均记录在预习实验报告所设计的表格里；实验完成后经指导老师检查实验结果，正确无误后，并整理好所有的实验仪器、连接导线和桌椅，经指导老师在预习实验报告上签字后方可离开实验室，未经签字的实验记录将视为无效，本次实验成绩不登记，将视为未完成；课后完成实验报告，按照实验报告的规范完整书写，重点是对实验数据的分析处理，并对实验中的基本操作、仪器使用、故障排除等方面的心得作出自己的评述。完成后的实验报告按照先实验报告、后预习报告的顺序装订成册，待下次实验时呈交给指导教师。 本讲义由向兴元老师主编，后又经具体实验，对实验步骤、TKKL—2型控制理论电子模拟实验箱电路单元分布图作了必要的补充。尽管如此，由于时间紧，实验条件的局限性等原因，实验做得还不够充分，对于讲义中存在的错误和不妥之处，恳请广大读者不吝指正。 编者 于重庆文理学院 2006年10月目 录 内容简介……………………………………………………………………I 前言…………………………………………………………………………II TKKL-1型控制理论电子模拟实验箱使用说明……………………………1 实验一 控制系统典型环节的模拟………………………………………7 实验二 一阶系统的时域响应及参数测定………………………………12 实验三 二阶系统的瞬态响应分析………………………………………15 实验四 三阶系统的瞬态响应及稳定性分析……………………………19 实验五 PID控制器的动态特性…………………………………………22 实验六 自动控制系统的动态校正………………………………………25 实验七 典型环节频率特性的测试………………………………………31 实验八 线性系统的频率特性的测试……………………………………36 实验九 信号采样与恢复…………………………………………………40 实验十 典型非线性环节的模拟…………………………………………42 实验十一 非线性系统地相平面分析……………………………………46 参考文献……………………………………………………………………50  TKKL-1型控制理论电子模拟实验箱 使用说明书