自动控制原理实习报告
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，掌握PID控制器的调节方法，并验证PID控制器的性能。
二、实验原理。
PID控制器是一种常见的控制器，它由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）三部分组成。
比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小；积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小；微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。
PID控制器通过这三个环节的协同作用，可以实现对被控对象的精确控制。
三、实验装置。
本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。
四、实验步骤。
1. 将PID控制器与被控对象连接好，并接通电源。
2. 调节PID控制器的参数，使其逐渐接近理想状态。
3. 对被控对象施加不同的输入信号，观察PID控制器对输出信号的调节情况。
4. 根据实验结果，对PID控制器的参数进行调整，以达到最佳控制效果。
五、实验结果与分析。
经过实验，我们发现当PID控制器的比例系数较大时，控制效果会更为迅速，但会引起超调；当积分系数较大时，可以有效消除稳态误差，但会引起响应速度变慢；当微分系数较大时，可以有效抑制超调，但会引起控制系统的抖动。
因此，在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数。
六、实验总结。
通过本次实验，我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法，加深了对自动控制原理的认识。
同时，我们也意识到在实际应用中，需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整，以实现最佳的控制效果。
七、实验心得。
本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼，更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。
只有通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握知识，提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
八、参考文献。
[1] 《自动控制原理》，XXX，XXX出版社，2010年。
[2] 《PID控制器调节方法》，XXX，XXX期刊，2008年。
实验报告-自动控制原理
________________________________________________________________________________
〖分析பைடு நூலகம்：______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
说明：特征参数为比例增益K和微分时间常数T。
1)R2=R1=100KΩ, C2=0.01µF，C1=1µF；特征参数实际值：K=______，T=________。
波形如下所示：
2)R2=R1=100KΩ, C2=0.01µF，C1=0.1µF；特征参数实际值：K= 1，T=0.01。
波形如下所示：
四、实验心得体会
实验报告
班级
姓名
学号
所属课程
《自动控制原理》
课时
2
实践环节
实验3控制系统的稳定性分析
地点
实字4#318
所需设备
电脑、工具箱
一、实验目的
1.观察系统的不稳定现象。
2.研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响
3.学习用MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。
2、实验步骤
_______________________________________________________________________________
自动控制原理实验报告答案
自动控制原理实验报告答案实验报告
自动控制原理实验报告
实验目的：
1.掌握常见的系统传递函数及其特点。
2.了解PID控制器的结构、参数调节方法以及应用范围。
3.熟悉根轨迹和Nyquist稳定性判据，并能够应用这些方法进行控制系统设计。
实验器材：
1.计算机
2.控制系统实验装置
3.示波器
4.信号发生器
实验结果：
1.通过实验，我们得到了不同传递函数下的系统特性曲线，如
低通、高通、带通和带阻滤波器的频率响应曲线等。
2.在PID参数调节的实验中，我们学习了震荡法、根轨迹法、
频率法等方法，同时了解了实际的相应曲线特征和参数调节对系
统性能的影响。
3.在根轨迹方法实验中，我们通过手工计算和MATLAB仿真，掌握了如何绘制和分析控制系统的根轨迹图，并对掌握控制系统
稳定性提供了帮助。
4.通过Nyquist稳定性判据的实验，我们学会了如何分析控制系统的稳定性，如何设计系统的补偿器，并对控制系统的性能做出合理的分析和评价。
实验结论：
通过这次实验，我们深入了解了自动控制原理的基本原理、结构和特性，并通过实验学习了PID控制器调节参数的方法、如何设计控制系统的根轨迹和控制系统稳定性分析的方法。
同时，我们还练习了手工计算和MATLAB仿真的能力，为未来研究和实践中的控制系统设计提供了一定的帮助。
自控原理实验报告答案
一、实验目的1. 理解自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 掌握典型环节的数学模型及其传递函数。
3. 熟悉控制系统时域性能指标的测量方法。
4. 通过实验验证理论知识，提高实际操作能力。
二、实验原理自动控制原理是研究如何利用自动控制装置对生产过程进行自动控制的一门学科。
本实验通过模拟典型环节的电路和数学模型，研究系统的动态特性和稳态特性。
三、实验内容1. 比例环节（P）的模拟实验。
2. 积分环节（I）的模拟实验。
3. 比例积分环节（PI）的模拟实验。
4. 比例微分环节（PD）的模拟实验。
5. 比例积分微分环节（PID）的模拟实验。
四、实验步骤1. 按照实验指导书的要求，搭建实验电路。
2. 调整实验参数，记录系统响应曲线。
3. 分析系统响应曲线，计算系统性能指标。
4. 根据实验结果，验证理论知识。
五、实验数据记录1. 比例环节（P）实验数据记录：- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差2. 积分环节（I）实验数据记录：- 系统阶跃响应曲线- 稳态误差3. 比例积分环节（PI）实验数据记录：- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差4. 比例微分环节（PD）实验数据记录：- 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差5. 比例积分微分环节（PID）实验数据记录： - 系统阶跃响应曲线- 调节时间- 超调量- 稳态误差六、实验结果与分析1. 比例环节（P）实验结果：- 系统响应速度快，但稳态误差较大。
- 调节时间短，超调量较小。
2. 积分环节（I）实验结果：- 系统稳态误差为零，但响应速度较慢。
3. 比例积分环节（PI）实验结果：- 系统稳态误差较小，调节时间适中，超调量适中。
4. 比例微分环节（PD）实验结果：- 系统响应速度快，稳态误差较小，超调量适中。
5. 比例积分微分环节（PID）实验结果：- 系统响应速度快，稳态误差较小，超调量适中。
七、实验结论1. 通过实验，验证了典型环节的数学模型及其传递函数。
自动控制原理实习报告
自动控制原理实习报告专业：自动化班级：姓名：时间：目录1.滞后校正的原理和方法 (2)1.1滞后校正的原理 (2)1.2滞后校正的设计步骤 (3)2.控制系统的滞后校正设计 (4)2.1校正前系统初始状态分析 (5)2.2滞后校正分析及计算 (8)2.2.1 校正装置参数计算的程序 (8)2.2.2 校正后的验证 (13)2.2.3 滞后校正对系统性能改变的分析 (17)3. 实验实际图像及其误差分析 (19)4.心得体会 (20)5.实验人员 (24)参考文献 (25)1.滞后校正的原理和方法1.1滞后校正的原理所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同，系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同，又可分为PID校正、超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说，串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中，由于传递直流电压信号，适于采用串联校正;在交流载波控制系统中，如果采用串联校正，一般应接在解调器和滤波器之后，否则由于参数变化和载频漂移，校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的，使开环系统截止频率增大，从而闭环系统带宽也增大，使响应速度加快。
在有些情况下采用串联超前校正是无效的，它受以下两个因素的限制：1）闭环带宽要求。
若待校正系统不稳定，为了得到规定的相角裕度，需要超前网络提高很大的相角超前量。
这样，超前网络的a值必须选得很大，从而造成已校正系统带宽过大，使得通过系统的高频噪声电平很高，很可能使系统失控。
2)在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统，一般不宜采用串联超前校正。
自控原理课程实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 熟悉自动控制系统的典型环节，包括比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
3. 通过实验，验证自动控制理论在实践中的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态和稳态性能的学科。
本实验主要围绕以下几个方面展开：1. 典型环节：通过搭建模拟电路，研究典型环节的阶跃响应、频率响应等特性。
2. 系统校正：通过在系统中加入校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真：利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
三、实验内容1. 典型环节实验（1）比例环节：搭建比例环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数对系统性能的影响。
（2）积分环节：搭建积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析积分时间常数对系统性能的影响。
（3）比例积分环节：搭建比例积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和积分时间常数对系统性能的影响。
（4）惯性环节：搭建惯性环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析时间常数对系统性能的影响。
（5）比例微分环节：搭建比例微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和微分时间常数对系统性能的影响。
（6）比例积分微分环节：搭建比例积分微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数、积分时间常数和微分时间常数对系统性能的影响。
2. 系统校正实验（1）串联校正：在系统中加入串联校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
（2）反馈校正：在系统中加入反馈校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真实验（1）利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
（2）根据仿真结果，优化系统参数，提高系统性能。
四、实验步骤1. 搭建模拟电路：根据实验内容，搭建相应的模拟电路，并连接好测试设备。
自动控制原理工作总结报告
一、前言随着科学技术的不断发展，自动控制技术在各个领域的应用越来越广泛。
本人在过去的一段时间里，通过学习和实践，对自动控制原理有了更深入的了解。
现将自动控制原理工作总结如下：二、工作内容1. 自动控制原理基础知识学习在本次工作中，我首先系统地学习了自动控制原理的基本概念、基本原理、基本方法等。
通过学习，我对自动控制系统的组成、工作原理、控制规律等有了全面的认识。
2. 自动控制系统分析通过对自动控制系统的分析，我了解了系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及如何通过调整系统参数来优化这些性能。
同时，我还学习了系统数学模型、传递函数、频率响应等方面的知识。
3. 自动控制系统的设计在自动控制系统设计方面，我学习了控制器设计、执行机构设计、传感器设计等。
通过对实际案例的分析，我掌握了控制器参数整定、执行机构选型、传感器选型等关键环节。
4. 自动控制系统的应用实践为了更好地掌握自动控制原理，我参与了实际项目的实践。
在项目中，我负责对自动控制系统进行调试、优化，确保系统稳定运行。
通过实践，我对自动控制原理有了更深刻的认识。
三、工作成果1. 理论知识方面通过对自动控制原理的学习，我对自动控制系统的基本概念、基本原理、基本方法等有了全面、系统的掌握。
这为我今后的学习和工作打下了坚实的基础。
2. 实践能力方面在项目实践中，我锻炼了自己的动手能力和解决问题的能力。
通过调试、优化自动控制系统，我学会了如何根据实际需求选择合适的控制器、执行机构、传感器等，确保系统稳定运行。
3. 团队协作能力方面在项目实践中，我学会了与团队成员有效沟通、协作，共同解决问题。
这为我今后在团队中发挥重要作用奠定了基础。
四、不足与改进1. 理论知识方面：虽然我对自动控制原理有了全面、系统的掌握，但在某些方面仍存在不足，如控制器设计、执行机构设计等。
今后，我将加强这方面的学习，提高自己的理论水平。
2. 实践能力方面：在项目实践中，我遇到了一些实际问题，如系统调试、优化等。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告 Final revision on November 26, 2020实验报告课程名称： 自动控制原理 实验项目： 典型环节的时域相应 实验地点： 自动控制实验室实验日期： 2017 年 3 月 22 日 指导教师： 乔学工实验一 典型环节的时域特性一、实验目的1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。
对比差异，分析原因。
3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。
三、实验原理及内容下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。
1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数：K S Ui S Uo =)()((3)阶跃响应：)0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K =(4)模拟电路图：(5)理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。
② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。
2．积分环节 (I) (1)方框图(2)传递函数：TSSUiSUo1)()(=(3)阶跃响应：)0(1)(≥=ttTtUo其中CRT=(4)模拟电路图(5) 理想与实际阶跃响应曲线对照：①取R0 = 200K；C = 1uF。
②取R0 = 200K；C = 2uF。
3．比例积分环节 (PI)(1)方框图：(2)传递函数：(3)阶跃响应：(4)模拟电路图：(5)理想与实际阶跃响应曲线对照：①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。
理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线无穷②取 R0=R1=200K ；C=2uF 。
理想阶跃响应曲线 实测阶跃响应曲线4．惯性环节 (T) (1) 方框图 (2) 传递函数：1)()(+=TS KS Ui S Uo 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北华大学自动控制原理实习报告目录一、实习目的和任务要求 (2)二、校正前系统的分析 (2)1.1 时域分析 (2)1.2根轨迹分析 (3)1.3频域分析 (4)三、串联校正及校正后系统分析 (5)2.1 校正原理…………………………………………………….../52.2校正过程 (5)2.2.1选择增益系数 (5)四、对校正后系统分析...........................................................................错误！未定义书签。
3.1时域分析.…………………………………………………………错误！未定义书签。
3.2频域分析………………………………………………………..../错误！未定义书签。
实习总结 (9)参考文献 (10)一、实习目的和任务要求（一）实习目的本次目的主要是对控制系统分析及校正设计，运用自动控制理论中的分析方法，利用MATLAB对未校正的系统进行时域、根轨迹和频域的分析，并根据自动控制理论中的校正方法，对系统进行校正，直到校正后系统满足设计目标为止。
而MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序，而且编程效率和计算效率极高。
（二）任务要求我组课程设计题目：双容水位控制系统的开环传递函数为Gk(s)=40/s(s+2)，设计一个校正装置，使校正后系统的输入单位阶跃信号时，其动态过程超调量δ%≤10%，调节时间ts≤4s。
二、校正前系统的分析衡量一个系统的好坏主要是通过性能指标，而其中最主要的分析方法是时域分析、根轨迹和频域分析。
1.1时域分析时域分析法是根据系统的微分方程，以拉氏变换为工具，直接解出控制系统的时间响应，根据响应表达式及响应曲线来分析系统的稳定性、快速性、准确性等。
系统的开环传递函数为Gk(s)=40/s(s+2)，错误！未找到引用源。
对这个函数的分母进行展开得到Gk=40\s^2+2s。
运用MATLAB的step()函数对此系统进行仿真，得到系统单位阶跃响应曲线如1-1所示。
未校正系统阶跃响应Time (sec)A m p l i t u d e图1 未校正系统阶跃响应M 文件如下： >> num0=[40]; den0=[1,2,0][num0,den0]=cloop(num0,den0); step(num0,den0);title('未校正系统阶跃响应');由以上分析，得到系统的时域指标ts=4.19s 。
应提高系统的阻尼比以快速是系统稳定下来。
1.2 根轨迹分析根轨迹法是根据反馈控制系统开环和闭环传递函数之间的关系提出的一种由开环传递函数求闭环特征根的简便方法，它是分析和设计线性定常控制系统的图解方法，使用十分简便，在工程上获得了广泛的应用。
运用根轨迹分析法，可以对系统的稳定性进行分析而这又为系统的校正提供依据。
在调用rlocus()函数之后，调用根轨迹增益函数rlocfind()，可得出系统的根轨迹曲线如图所示。
Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s图2 未校正系统跟轨迹曲线M 文件如下： num=[1]; den=[1 2 0]; rlocus(num,den)分析：该系统有两个极点：P1=0；P2=-2；其跟轨迹从极点出发，在σ=-1时汇合并分别以垂直水平轴射向无穷远处。
1.3频域分析频域分析法是应用频域特性分析线性系统的方法。
它是以传递函数为基础的一种图解分析法，对与高阶系统的分析非常实用，它同时也适用于系统的设计。
而此次的系统为三阶系统，所以对系统的频域分析就显得尤为重要。
系统的bode 图可用函数bode(num,den)生成，而频域指标幅值裕量、相位裕量、相位穿越频率和幅值穿越频率通过[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den)获得。
所编写的MATLAB 程序为：num0=40; den0=[1,2,0];g = tf(num0,den0); bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g); title('未校正前系统伯德图'); 执行结果为：Gm =Inf Pm =17.9642 Wcg =Inf Wcp =6.1685M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )未校正前系统伯德图Frequency (rad/sec)图3 未校正系统伯德图从图中可以看出相位裕量γ=17.9642度，即裕量为正。
二、串联校正及校正后系统分析自动控制系统是由被控对象和控制器两大部分组成的，当被控对象被确定后，对系统的设计实际上就是对控制器的设计，这就称为对控制系统的校正。
由于控制系统不满足控制质量的要求，需根据系统预先给定的性能指标重新设计一个满足性能要求的控制系统，具体任务是选择校正方式，确定校正装置的类型以及计算出具体参数等。
2.1校正原理校正装置是为了改善系统控制性能而人为的引入的控制部分根据校正装置在控制系统中的位置不同，可分为串联校正和并联校正两类基本形式。
串联校正分为超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种结合目前的分析方法对串联校正的选择方法又可分为bode 图法、根轨迹法和频率特性法。
根据他们各自的特点和本次设计的要求最后选择了频率特性法来进行校正装置的设计。
结合前面对系统性能指标的分析，我们得出系统的调节时间过长，与增益有密切关系，所以进行校正前的首要任务是确定系统的增益系数。
确定了增益系数之后就可以借助于频域特性法来设计校正装置。
2.2校正过程2.2.1选择增益系数根据增益系数对系统稳定性影响的特点以及前面对系统根轨迹分析得出的系统稳定时增益的范围，所以编写了MATLAB程序对K值由大到小的变化对系统的稳定性影响，最终选择K=1最接近于期望值。
K=1时M文件：num0=1;den0= [1 2 0];g=tf(num0,den0);[mag1,phase1]=bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);r=62;w=logspace(-3,1); %给定期望系统的相位余量for epsilon=5:15; %相位裕量修正量（5～15度）r0=(-180+r+epsilon); %wc相角[i1,ii]=min(abs(phase1-r0)); %搜索未校正系统中wc位置wc=w(ii); %确定wcalpha=mag1(ii);T=5/wc;numc=[T,1];denc=[alpha*T,1]; %校正环节参数[num,den]=series(num0,den0,numc,denc); %求校正后系统传递函数[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);if(Pm>=r);break;end;end %循环的增益任务是针对不同的修正值量找出合理的控制参数printsys(numc,denc);printsys(num,den);g=tf(numc,denc); %校正环节传递函数figure(1);bode(g) %画出校正环节伯德图title('校正环节伯德图');g=tf(num0,den0);figure(3);bode(g); %画出有增益未校正系统伯德图title('有增益未校正系统bode图');g=tf(num,den);figure(2); bode(g); %画出校正后环节伯德图title('有增益已校正系统bode图');figure(3);subplot(2,1,1);[numb,denb]=cloop(num0,den0);step(numb,denb); %有增益未校正阶跃响应曲线title('未校正加入增益前系统单位阶跃响应曲线');subplot(2,1,2);[numb,denb]=cloop(num,den);step(numb,denb); %有增益已校正阶跃响应曲线title('校正后系统单位阶跃响应曲线');M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )校正环节伯德图Frequency (rad/sec)图4 校正环节伯德图M a g n i t u d e (d B )10101010101010P h a s e (d e g )有增益已校正系统bode 图Frequency (rad/sec)图5 有增益已校正系统伯德图未校正加入增益前系统单位阶跃响应曲线Time (sec)A m p l i t u d e校正后系统单位阶跃响应曲线Time (sec)A m p l i t u d e图6 未校正系统与校正后系统对比校正函数Gc ：校正后系统函数Gk ：三、对校正后系统分析3.1时域分析: M 文件：>> num0=[524 1]; den0=[260 522 2 0];[num0,den0]=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num0,den0,t);plot(t,y) >> M=((max(y)-1)/1)*100 M =4.17180.20.40.60.811.21.4Step ResponseTim e (sec)A m p l i t u d e图7 校正系统阶跃响应曲线从上图及M 文件运算结果可知，校正后的系统超调量为δ=4.1718%，调节时间约为2.2s 左右，符合校正要求。
3.2频域分析 M 文件： >>num0=40; den0=[1,2,0];g = tf(num0,den0); bode(g);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g);524.05661260.5411s Gc S +=+32524.5661k 260.541522.0822s G s s s+=++title('校正后系统伯德图')>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num0,den0)Gm =Inf Pm =5.0029 Wcg =Inf Wcp =22.8469M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )校正后系统伯德图Frequency (rad/sec)图8 校正后系统伯德图所以由仿真结果得到:Gm =Inf Pm =5.0029 Wcg =Inf Wcp =22.8469，所以得到相位裕量γ=5.0029度，即裕量为正，开环系统稳定。