自动控制原理试验报告

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（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:①、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0.51.01.52.02.53.03.54.0角度②、Matlab拟合给定电压与系统输出角度的关系曲线:①、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；8090:100M10120130r140150电压②、Matlab拟合系统输出角度与反馈电压间的关系曲线: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： 随动系统的时域特性分析一、 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：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:'MSI咂尅叹JB2.3s 44.1 0% 'MSI咂尅叹JB3.3s38.560.2% 3.3s38.460.7%5.0s 34.3 89.5%⑤H=1,K=2.0-.一 ai■空城nujuu.i■ ■…”■44■— ■■■■■wn■化■■■ 疋二] JF X /—严亠L*.gp耳'»顼) '> • IQ4 IE6.5s 35.1 92.3%⑨H=1,K=2.56.6s 35.4 93.0%6.5s 35.7 90.4%里1氐唧胆； .......,t I111■—————9.6s 36.4 97.7%⑦H=1,K=3.09.7s 35.3 99.2%9.6s 34.8 102.7%系统不稳疋2）系统反馈增益H与系统性能的关系:CDK=1,H=0.54.5s 63.7 73.7%②K=1,H=1.014*jf ''一扌・・£ * : a ： S.fll呼.4.2s 37.5 62.5%③K=1,H=1.54.2s 37.1 63.7%4.2s 38.1 60.7%mauiEKii3.9s 26.3 60.3%3.9s 26.3 60.3%⑥K=1,H=2.03.6s 19.9 64.8%⑥K=1,H=2.53.3s 15.2 76.3%⑥K=1,H=3.03.3s 15.5 72.9% 3.3s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“ESPSetting”,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和角频率w,选择好参数后点击“0K”按扭；II26随动系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30.10.51.01.522.533.33.53.73.94.04.054.1012.715.316.118.220.423.927.831.433.137.242.34960139.4V0.3580.4320.4540.5130.5750.6740.7840.8860.9331.0491.1931.3821.6923.931A0.7160.8640.9081.0261.1501.3481.5681.7721.8662.0982.3862.7643.3847.86234.154.24.34.44.454.54.65.06.06.5789100135.1128.5115.4107.797.686.374.54620.915.212.5108.16.5V3.8103.6243.2543.0372.7522.4342.1001.2970.5890.4290.3530.2820.2280.183A7.6207.2486.5086.0745.5044.8684.2002.5941.1780.8580.7060.5640.4560.366注：（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。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1T2S该实验主要观察PID校正网络各参数变化，对系统时域指标的影响，了解其作用规律。所加PID校正网络为：K1T1S T1为微分环节时间常数1T2S四、实验内容:①k=1;T2=0.0167分别取T1=0.01,0.05,0.1,1②k=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：首先打开DSP.EXE文件，得到PC操作界面；接着点击菜单项“文件（巳”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“OK按扭；然后点击菜单项“实验（E）”一“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;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=0.0167:... ■/r/