目錄前言 3
實驗一典型環節及其階躍響應 4
實驗二二階系統階躍響應 7
實驗三設計性實驗：控制系統的穩定性分析 10
實驗四系統頻率特性測量 11
實驗五連續系統串聯校正 13
實驗六數字pid控制 16
實驗七狀態反饋與狀態觀測器 19
實驗八解耦控制 22
實驗九取樣實驗 26
實驗十非線性實驗 28
預習報告 30
一、 自動控制理論實驗的任務
自動控制理論實驗是自動控制理論課程的一部分，它的任務是：
1． 通過實驗進一步了解和掌握自動控制理論的基本概念、控制系統的分析方法和設計方法。
2． 學習和掌握系統模擬電路的構成和測試技術。
3． 提高應用計算機的能力及水平。
二、 實驗裝置
自動控制理論實驗所使用的裝置由計算機、a/d，d/a介面板，模擬實驗電路、印表機及其直流穩壓電源組成（見下圖），其中計算機根據不同的實驗分別起訊號產生與測量、顯示、系統控制da及資料處理的作用；模擬電路起被控物件的作用。
圖自動控制理論實驗裝置
板上裝有6個運算放大器，與電阻、電容相配合，可以構成多種特性的被控物件；在計算機箱內，插有a/d，d/a介面板，它起模擬訊號與數碼訊號的轉換作用；可根據軟體產生不同的訊號（階躍、三角、正弦），直流穩壓電源為＋12v，－12v，為模擬電路供電；印表機可以把有關的訊號及其圖形記錄下來，不過在一般情況下，作實驗時並不連線印表機，需要時再連線。這樣，一套實驗裝置可以構成乙個自動控制項，也可以構成乙個自動控制系統，並對其特性進行測量。所有的自動控制理論課實驗都是在這套裝置上完成的。
三、 對參加實驗學生的要求
1. 閱讀實驗指導書，複習與實驗有關的理論知識，明確每次實驗的目的，了解內容和方法。
2. 按實驗指導書要求進行接線和操作，經檢查和指導老師同意後再通電。
3. 在實驗中注意觀察，記錄有關資料和影象，並由指導教師複查後才能結束實驗。
4. 實驗後應斷電，整理實驗台，恢復到實驗前的情況。
5. 認真寫實驗報告，按規定格式做出圖表、曲線、並分析實驗結果。字跡要清楚，畫曲線要用座標紙，結論要明確。
6. 愛護實驗裝置，遵守實驗室紀律。
*注：本實驗指導書適用於自動控制原理a、自動控制原理b、現代控制理論等課程
一、 實驗目的
1. 學習構成典型環節的模擬電路，了解電路引數對環節特性的影響。
2. 學習典型環節階躍響應的測量方法，並學會由階躍響應曲線計算典型環節的傳遞函式。
二、 實驗內容
構成下述典型環節的模擬電路，並測量其階躍響應。
1. 比例環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-1。
圖 1－1
2. 慣性環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-2。
圖 1－2
3. 積分環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-3。
圖 1－3
4. 微分環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-4。
圖 1－4
5. 比例加微分環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-5。
圖 1－5
6. 比例加積分環節的模擬電路及其傳遞函式示於圖1-6。
圖 1－6
三、軟體使用：
1. 在dos提示符下執行即彈出主介面選單
2. 選擇實驗三：按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項，並且進入引數設定和波形顯示視窗。
3. 引數設定：
按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項。
1） 取樣週期設定：選中取樣週期項，在引數顯示視窗中，「週期」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入取樣週期，按enter確認輸入完成。最小週期0.01s。
2） 取樣點數設定：選中取樣點數選單項，在引數顯示視窗中，「點數」的引數顯示將改變顏色，此時可輸入取樣點數，按enter確認輸入完成。
3） 輸入階躍訊號幅值設定：選中輸入電壓選單項，在引數顯示視窗中，「電壓」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入階躍訊號幅值，按enter確認輸入完成。輸入範圍為0~2.5v。
4. 執行觀測
選中「執行觀測」選單項，波形顯示視窗將動態顯示輸入（下）輸出（上）波形，採集完成將顯示波形。如想採集終止，請按esc鍵。
5. 退出實驗，選中「退出」選單，即可退出該實驗。如想退出dos，應按esc。
四、實驗步驟
1．連線被測量典型環節的模擬電路及a/d，d/a連線，檢查無誤後接通電源。
2．啟動計算機，執行設定t和n。參考值：t=0.05妙，n=200。
3．觀測計算機螢幕示出的響應曲線及資料。
4．記錄波形及資料（由實驗報告確定）。
五、實驗報告
1．畫出慣性環節，積分環節，比例加微分環節的模擬電路圖，用座標紙畫出所記錄的慣性環節，積分環節，比例加微分環節的響應曲線。
2．由階躍響應曲線計算出慣性環節，積分環節的傳遞函式，並與由電路計算的結果相比較。
一、 實驗目的
1． 研究二階系統的特徵引數，阻尼比和無阻尼自然頻率對系統動態效能的影響。定量分析和與最大超調量和調節時間之間的關係。
2． 進一步學習實驗儀的使用方法。
3． 學會根據系統階躍響應曲線確定傳遞函式。
二、 實驗原理及電路
典型二階系統的傳遞函式為：
1）其中和對系統的動態品質有決定的影響。
二階系統模擬電路如圖2－1
圖2－1
電路的結構圖如圖2－2
圖2－2
經計算，系統閉環傳遞函式為
2）式中 ，。
比較（1），（2）二式，可得
3）由（3）式可知，改變比值，可以改變二階系統的阻尼比。改變值可以改變無阻尼自然頻率。
令取，（由電位器調節），可得實驗所需的阻尼比。電阻取，電容分別取和，可得到兩個無阻尼自然頻率。
三、 實驗步驟
1． 了解實驗儀，熟悉實驗儀的使用方法。
2． 取，即令，；分別、0.25、0.5、0.
7、1、2，即取，（由電位器調節）分別等於0、、、、、。輸入階躍訊號，測量系統階躍響應，並記錄最大超調量和調節時間的數值和響應的動態曲線，並與理論值比較。
3． 取，即取；，即取，注意：兩個電容值同時改變，測量系統階躍響應，並記錄最大超調量和調節時間。
4． 取，，，，測量系統階躍響應，記錄響應曲線，特別要記錄和的數值。
四、軟體使用：
1．在dos提示符下執行即彈出主介面選單
2．選擇實驗三：按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項，並且進入引數設定和波形顯示視窗。
3．引數設定：
按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項。
1） 取樣週期設定：選中取樣週期項，在引數顯示視窗中，「週期」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入取樣週期，按enter確認輸入完成。最小週期0.01s。
2） 取樣點數設定：選中取樣點數選單項，在引數顯示視窗中，「點數」的引數顯示將改變顏色，此時可輸入取樣點數，按enter確認輸入完成。
3） 輸入階躍訊號幅度設定：選中輸入電壓選單項，在引數顯示視窗中，「電壓」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入階躍訊號幅值，按enter確認輸入完成。輸入範圍為0~2.5v。
4． 執行觀測
選中「執行觀測」選單項，波形顯示視窗將動態顯示輸入（下）輸出（上）波形，採集完成將顯示波形。如想採集終止，請按esc鍵。
5．退出實驗，選中「退出」選單，即可退出該實驗。如想退出dos，應按esc。
五、實驗預習要求
1．通過理論分析分別求出實驗步驟中所對應的和值下階躍響應的最大超調量和調節時間以備與實驗時比較。
2．通讀實驗指導書，了解實驗目的、要求、實驗步驟和實驗裝置。
六、實驗報告
1．畫出二階系統的模擬電路圖，並求引數、的表示式。
2．把不同和條件下測量的和列表，根據測量結果得出響應結論。
3．根據步驟3畫出系統響應曲線，再由和計算出傳遞函式，並與由模擬電路計算的傳遞函式相比較。
一．實驗目的：
1． 觀察系統的不穩定現象。
2． 研究系統開環增益和時間常數對穩定性的影響。
二．實驗內容：
設計乙個能方便的調節開環增益的至少3階系統的模擬電路，通過調節增益觀察其對系統穩定性的影響，並調節出臨界穩定的相關引數；同時用穩定判據進行理論計算，並分析其結果的一致性。
三．實驗條件：
自動控制原理實驗箱、計算機、導線。
四．試驗報告：
1．寫出所設計系統的數學模型。
2．畫出系統的模擬電路圖及寫出各個器件的引數。
3．調整系統放大係數，使系統各個狀態（收斂、振盪、發散）至少出現一次，得出相應的模擬引數值，畫出波形圖。
4．計算系統的臨界放大係數，並與測得的臨界放大係數相比較，看是否一致。
5．仔細觀察實驗現象，認真記錄實驗中發現的問題、錯誤、故障及解決方法。
五．參考書目：
《自動控制原理》，胡壽松，科學出版社
軟體使用：
1． 在dos提示符下執行即彈出主介面選單
2． 選擇實驗三：按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項，並且進入引數設定和波形顯示視窗。
3． 引數設定：
按動游標「上、下」鍵，移動高亮選單，按「enter」將選中該選單項。
1） 取樣週期設定：選中取樣週期項，在引數顯示視窗中，「週期」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入取樣週期，按enter確認輸入完成。最小週期0.01s。
2） 取樣點數設定：選中取樣點數選單項，在引數顯示視窗中，「點數」的引數顯示將改變顏色，此時可輸入取樣點數，按enter確認輸入完成。
3）輸入階躍訊號幅度設定：選中輸入電壓選單項，在引數顯示視窗中，「電壓」的引數顯示處將改變顏色，此時可輸入階躍訊號幅值，按enter確認輸入完成。輸入範圍為0~2.5v。
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目錄實驗一典型環節效能的模擬 實驗二一階系統和二階系統效能分析 實驗三自動控制系統的穩定性和穩態誤差分析 實驗四系統頻率特性的測試 實驗五自動控制系統效能的矯正 實驗一典型環節效能的模擬 一 實驗目的 1 了解並掌握 kz 型自動控制原理實驗系統 的使用方法。2 熟悉並定性地驗證各種典型環節的階躍響...
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