《控制理論（一）》
實驗報告
姓名學號 學部 （系
專業班級
指導教師
年月日實驗一：典型環節的電路模擬
一、實驗內容
1．設計並組建各典型環節的模擬電路；
2．測量各典型環節的階躍響應，並研究引數變化對其輸出響應的影響。
二、實驗步驟
1．比例（p）環節
t': 'latex', 'orirawdata': 'g(s)=\\frac(s)}(s)}=k', 'altimg':
'', 'w': '149', 'h': '49
理想響應曲線：
實際響應曲線：
(1) 若比例係數k=1時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k。
(2) 若比例係數k=2時，電路中的引數取：r1=100k，r2=200k。
2．積分（i）環節
t': 'latex', 'orirawdata': 'g(s)=\\frac(s)}(s)}=\\frac', 'altimg':
'', 'w': '159', 'h': '49
理想響應曲線：
實際響應曲線：
(1) 若積分時間常數t=1s時，電路中的引數取：r=100k，c=10uf(t=rc=100k×10uf=1s)；
(2) 若積分時間常數t=0.1s時，電路中的引數取：r=100k，c=1uf(t=rc=100k×1uf=0.1s)；
3．比例積分(pi)環節
[(s)}(s)}=\\frac=\\frac+\\frac=\\frac(1+\\frac)', 'altimg': '', 'w': '470', 'h': '49'}]
(1) 若取比例係數k=1、積分時間常數t=1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，c=10uf(k= r2/ r1=1，t=r2c=100k×10uf=1s)；
(2) 若取比例係數k=1、積分時間常數t=0.1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，c=1uf(k= r2/ r1=1，t=r2c=100k×1uf=0.
1s)。
4．比例微分(pd)環節
t': 'latex', 'orirawdata': 'g(s)=k(1+ts)=\\frac(1+r1cs)', 'altimg':
'', 'w': '286', 'h': '43'}] 其中：
理想響應曲線：
實際響應曲線：
（1）若比例係數k=1、微分時間常數t=0.1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k， c=1uf(k= r2/ r1=1，t=r1c=100k×1uf=0.1s)；
（2）若比例係數k=1、微分時間常數t=1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，c=10uf(k= r2/ r1=1，t=r1c=100k×10uf=1s)；
5．比例積分微分(pid)環節
t': 'latex', 'orirawdata': 'g(s)=kp+\\fracs}+t_s', 'altimg':
'', 'w': '184', 'h': '46'}]
其中： [c_+r_c_}c_}', 'altimg': '', 'w': '145', 'h': '49'}]
t': 'latex', 'orirawdata': 't_=r_c_', 'altimg':
'', 'w': '77', 'h': '23t':
'latex', 'orirawdata': 'td=r_c_', 'altimg': '', 'w':
'86', 'h': '23'}]
理想響應曲線：
實際響應曲線：
（1）若比例係數k=2、積分時間常數ti =0.1s、微分時間常數td =0.1s時，電路中的引數取：
r1=100k，r2=100k，c1=1uf、c2=1uf (k= (r1 c1+ r2 c2)/ r1 c2=2，ti=r1c2=100k×1uf=0.1s，td=r2c1=100k×1uf=0.1s)；
（2）若比例係數k=1.1、積分時間常數ti =1s、微分時間常數td =0.1s時，電路中的引數取：
r1=100k，r2=100k，c1=1uf、c2=10uf (k= (r1 c1+ r2 c2)/ r1 c2=1.1，ti=r1c2=100k×10uf=1s，td=r2c1=100k×1uf=0.1s)；
6．慣性環節
t': 'latex', 'orirawdata': 'g(s)=\\frac(s)}(s)}=\\frac', 'altimg':
'', 'w': '187', 'h': '49'}]
理想響應曲線：
實際響應曲線：
（1）若比例係數k=1、時間常數t=1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，c=1uf(k= r2/ r1=1，t=r2c=100k×1uf=0.1s)。
(2) 若比例係數k=1、時間常數t=1s時，電路中的引數取：r1=100k，r2=100k，c=10uf(k= r2/ r1=1，t=r2c=100k×10uf=1s)。
實驗二：二階系統的瞬態響應
一、實驗內容
1．觀測二階系統的阻尼比分別在0<<1，=1和》1三種情況下的單位階躍響應曲線；
2．調節二階系統的開環增益k，使系統的阻尼比，測量此時系統的超調量、調節時間 (δ= ±0.05)；
3．為一定時，觀測系統在不同時的響應曲線。
二、實驗步驟
1．值一定時，圖2-3中取c=1uf，r=100k(此時)，rx阻值可調範圍為0～470k。系統輸入一單位階躍訊號，在下列幾種情況下，用「thkkl-6」軟體觀測並記錄不同值時的實驗曲線。
1）當可調電位器rx=250k時，=0.2，系統處於欠阻尼狀態，其超調量為53%左右；
2）若可調電位器rx=70.7k時，=0.707，系統處於欠阻尼狀態，其超調量為4.3%左右；
3）若可調電位器rx=50k時，=1，系統處於臨界阻尼狀態；
4）若可調電位器rx=25k時，=2，系統處於過阻尼狀態
2、值一定時，圖2-4中取r=100k，rx=250k(此時=0.2)。系統輸入一單位階躍訊號，在下列幾種情況下，用「thkkl-6」軟體觀測並記錄不同值時的實驗曲線。
(1)若取c=10uf時，[=1', 'altimg': '', 'w': '54', 'h': '23'}]
(2)若取c=0.1uf（可從無源元件單元中取）時，[=100', 'altimg': '', 'w': '78', 'h': '23'}]
實驗三：高階系統的瞬態響應和穩定性分析
一、實驗內容
觀測三階系統的開環增益k為不同數值時的階躍響應曲線。
二、實驗步驟
理想響應曲線：
a) 不穩定b) 臨界c)穩定
實際響應曲線：
1．若k=5時，系統穩定，此時電路中的rx取100k左右
2．若k=12時，系統處於臨界狀態，此時電路中的rx取42.5k左右(實際值為47k左右)；
3．若k=20時，系統不穩定，此時電路中的rx取25k左右。
實驗四：線性定常系統的穩態誤差
一、實驗內容
1．觀測0型二階系統的單位階躍響應和單位斜坡響應，並實測它們的穩態誤差；
2．觀測i型二階系統的單位階躍響應和單位斜坡響應，並實測它們的穩態誤差；
3．觀測ii型二階系統的單位斜坡響應和單位拋物波響應，並實測它們的穩態誤差。
二、實驗步驟
1．0型二階系統
理想響應曲線：
ab)實際響應曲線：
1）單位階躍輸入（[', 'altimg': '', 'w': '76', 'h': '43'}]）
2）單位斜坡輸入（[}', 'altimg': '', 'w': '82', 'h': '43'}]）
2．i型二階系統
理想響應曲線：
ab)實際響應曲線：
1）單位階躍輸入
2）單位斜坡輸入
3．ii型二階系統
理想響應曲線：
實際響應曲線：
1）單位階躍輸入
2）單位斜坡輸入
3）單位拋物波輸入
實驗心得和意見
在這次自動控制原理實驗中，還是收穫頗多的，最主要的就是能夠以實物的形式，將理論知識中的傳遞函式，系統構建出來，對傳遞函式等概念有了直觀的理解，也意識到校正環節對系統影響的實驗，明白了系統設計和改進的一系列方法，對自動控制原理這門課有了更為深入的理解。第一次自控實驗在原理和操作上難度都不大，更多的了解半實物**。對於
一、二階系統的幾個重要效能指標通過該實驗有了更深的印象。在實驗結果上，一階系統下**結果和實際結果十分準確，而二階系統存在一定的誤差，分析了可能的誤差**，在今後的實驗中要多注意引入誤差的**，前兩個實驗從原理到實際動手都比較簡單，就是第乙個要獲取的圖形太多了，很考驗人的耐心。而後兩個實驗相比之下要複雜一些，去實驗室操作之前就花了很多時間，設計再修改，設計再修改。
本以為可以和前兩個實驗一樣順利完成，結果是按照我們自己設計的電路都沒做成，這也讓我們很沮喪。有時候就是設計得沒問題，電路也連得沒問題，但做不出來結果，讓人很不解，時間也有限，沒能刨根問底知道問題的所在也讓人覺得遺憾。至於最後的創新性實驗，基於時間安排與之前做的實驗情況，權衡之下我們選擇了捨棄，也希望老師能理解。
不管怎麼說，這次的自控實驗我都有很多的收穫。首先，這一系列的實驗幫助我們對自控所學的知識溫習了一遍，同時加深了理論知識的認識和理解，做到了理論與實踐相結合。而實驗也讓我們能更熟練地搭接電路，使用示波器等實驗儀器。
自動控制理論做的第乙個實驗，比想象中簡單多了，實驗室為同學們準備的實驗箱很方便，連線模擬電路很快捷。但也可以感覺到，自控部分要求自己設計的部分更多了，需要我們更好地掌握實驗原理，做好實驗預習。控制變數研究時需要研究的影響因素增加了，步驟多，需要記錄的圖多。
好在運氣好，接線沒出什麼毛病，圖形顯示也較順利，所以完成速度也很快。通過這個實驗，我們清楚了穩態誤差與系統結構、引數及輸入訊號的關係，同時我們也掌握了通過改變增益來改變穩態誤差、通過改變系統型別來消除穩態誤差的方法。有的時候實驗準備工作花了很多時間。
然後到實驗室去連好電路，就是得不到預期中的示波器波形，除錯多次，重連多次仍無果。最後按鄰桌的實驗設計電路連的電路圖，終於得到我們需要的波形。還有的時候不知道什麼原因，按我們自己之前設計的模擬電路圖，怎麼都得不出好的波形，也是拆了再連多次後，最後才得到實驗結果。
實驗過程中發現自己之前設計的電路相比其他同學的較複雜，元件數太多，可能導致錯誤率高，所以沒成功，這也是乙個很好的經驗教訓。希望在這門實驗課中能夠有一些系統的matlab的使用方法的講解，這樣可以對提高學習包括實驗、工作等的效率。
自動控制原理實驗報告
1實驗報告 一 一階系統 1 系統傳遞函式為 2 模擬運算電路如圖1所示 圖1由圖1得 在實驗當中始終取r2 r1，則k 1，t r2c 3 取不同的時間常數t 0.25 0.5 1 時電阻與電容的引數如表1所示 表14 不同t取值下的階躍響應曲線如下 圖2 t 0.25時的階躍響應曲線 圖3 t ...
自動控制原理實驗報告
實驗一典型環節及其階躍響應 一 實驗目的 1.掌握控制模擬實驗的基本原理和一般方法。2.掌握控制系統時域效能指標的測量方法。二 實驗儀器 1 el at iii 型自動控制系統實驗箱一台 2 計算機一台 三 實驗原理 1 模擬實驗的基本原理 控制系統模擬實驗採用復合網路法來模擬各種典型環節，即利用運...
自動控制原理實驗報告
實驗報告 課程名稱 自動控制原理 實驗專案 典型環節的時域相應 實驗地點 自動控制實驗室 實驗日期 2017 年 3 月 22 日 指導教師喬學工 實驗一典型環節的時域特性 一 實驗目的 1.熟悉並掌握tdn acc 裝置的使用方法及各典型環節模擬電路的構成方法。2.熟悉各種典型環節的理想階躍相應曲...