自动化控制实验报告(DOC 43页)
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。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验目的，通过本次实验，掌握自动控制原理的基本概念和实验操作方法，加深对自动控制原理的理解和应用。
实验仪器与设备，本次实验所需仪器设备包括PID控制器、温度传感器、电磁阀、水槽、水泵等。
实验原理，PID控制器是一种广泛应用的自动控制设备，它通过对比设定值和实际值，根据比例、积分、微分三个控制参数对控制对象进行调节，以实现对控制对象的精确控制。
实验步骤：1. 将温度传感器插入水槽中，保证传感器与水温充分接触；2. 将水泵接通，使水槽内的水开始循环；3. 设置PID控制器的参数，包括比例系数、积分时间、微分时间等；4. 通过调节PID控制器的参数，使得水槽中的水温稳定在设定的目标温度；5. 观察记录PID控制器的输出信号和水温的变化情况；6. 分析实验结果，总结PID控制器的控制特性。
实验结果与分析：经过实验操作，我们成功地将水槽中的水温控制在了设定的目标温度范围内。
在调节PID控制器参数的过程中，我们发现比例系数的调节对控制效果有着明显的影响，适当增大比例系数可以缩小温度偏差，但过大的比例系数也会导致控制系统的超调现象；积分时间的调节可以消除静差，但过大的积分时间会导致控制系统的超调和振荡；微分时间的调节可以抑制控制系统的振荡，但过大的微分时间也会使控制系统的响应变慢。
结论：通过本次实验，我们深入理解了PID控制器的工作原理和调节方法，掌握了自动控制原理的基本概念和实验操作方法。
我们通过实验操作和数据分析，加深了对自动控制原理的理解和应用。
总结：自动控制原理是现代控制工程中的重要内容，PID控制器作为一种经典的控制方法，具有广泛的应用前景。
通过本次实验，我们不仅学习了自动控制原理的基本知识，还掌握了PID控制器的调节方法和控制特性。
这对我们今后的学习和工作都具有重要的意义。
自动控制实验报告(全)
自动控制原理实验报告册院系：班级：学号：姓名：目录实验五采样系统研究 (3)实验六状态反馈与状态观测器 (9)实验七非线性环节对系统动态过程的响应 (14)实验五 采样系统研究一、实验目的1. 了解信号的采样与恢复的原理及其过程，并验证香农定理。
2. 掌握采样系统的瞬态响应与极点分布的对应关系。
3. 掌握最少拍采样系统的设计步骤。
二、实验原理1. 采样：把连续信号转换成离散信号的过程叫采样。
2. 香农定理：如果选择的采样角频率s ω，满足max 2ωω≥s 条件（max ω为连续信号频谱的上限频率），那么经采样所获得的脉冲序列可以通过理想的低通滤波器无失真地恢复原连续信号。
3. 信号的复现：零阶保持器是将采样信号转换成连续信号的元件，是一个低通滤波器。
其传递函数：se Ts--14. 采样系统的极点分布对瞬态响应的影响：Z 平面内的极点分布在单位圆的不同位置，其对应的瞬态分量是不同的。
5. 最小拍无差系统：通常称一个采样周期为一拍，系统过渡过程结束的快慢常采用采样周期来表示，若系统能在最少的采样周期内达到对输入的完全跟踪，则称为最少拍误差系统。
对最小拍系统时间响应的要求是：对于某种典型输入，在各采样时刻上无稳态误差；瞬态响应最快，即过渡过程尽量早结束，其调整时间为有限个采样周期。
从上面的准则出发，确定一个数字控制器，使其满足最小拍无差系统。
三、实验内容1. 通过改变采频率s s s T 5.0,2.0,01.0=，观察在阶跃信号作用下的过渡过程。
被控对象模拟电路及系统结构分别如下图所示：图中，1)(/)()(==z E z U z D ，系统被控对象脉冲传递函数为：T T Ts e z e s s e Z z U z Y z G -----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-==)1(4141)()()( 系统开环脉冲传递函数为：T T w e z e Z G z D z G ----===)1(4)()()(系统闭环脉冲传递函数为：)(1)()(z G z G z w w +=Φ在Z 平面内讨论，当采样周期T 变化时对系统稳定性的影响。
自动化实验报告
自动化实验报告自动化实验报告一、引言自动化技术作为一种重要的现代科技手段，已经广泛应用于各个领域。
本实验旨在通过对自动化技术的实际应用进行探索和研究，以提高我们对自动化系统的理解和掌握。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过设计和搭建一个简单的自动化系统，来实现对某一特定任务的自动化控制。
通过实践操作，我们将学会如何使用传感器、执行器和控制器等元件，以及相应的编程和算法，来实现自动化控制。
三、实验原理在自动化系统中，传感器用于采集环境信息，执行器用于执行相应的动作，而控制器则负责根据传感器的反馈信号来控制执行器的运动。
传感器和执行器之间的信息交互通过控制器来实现。
四、实验步骤1. 硬件准备：选择合适的传感器、执行器和控制器，并将它们连接起来，确保电路连接正确。
2. 软件设置：根据实验要求，配置相应的软件环境，包括编程语言、开发平台等。
3. 传感器采集：通过编程语言调用传感器接口，实时采集环境信息，并将其转换为数字信号。
4. 控制器设计：根据传感器采集到的信息，设计控制算法，以实现对执行器的精确控制。
5. 执行器控制：通过编程语言调用执行器接口，将控制信号发送给执行器，实现相应的动作。
6. 实验数据记录：记录实验过程中的数据和结果，以便后续分析和评估。
五、实验结果经过实验的反复调试和优化，我们成功地实现了对自动化系统的控制。
传感器能够准确地采集环境信息，并将其转换为数字信号，控制器能够根据传感器的反馈信号来实现对执行器的精确控制。
在实验过程中，我们还发现了一些问题，并进行了相应的改进和调整，最终获得了令人满意的结果。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了自动化技术的原理和应用。
自动化系统的搭建和控制需要综合运用多种技术手段，包括传感器、执行器、控制器和编程等。
通过实践操作，我们不仅提高了对自动化系统的理解和掌握，还培养了解决问题和创新思维的能力。
七、展望自动化技术在未来将继续发展和应用，为各行各业带来更多的便利和效益。
自动控制实验报告一-控制系统的稳定性分析
实验一?控制系统的稳定性分析?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。
二、实验仪器1．自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验内容??? 系统模拟电路图如图?????????????????? 系统模拟电路图其开环传递函数为: ?????????????????????????? G（s）=10K/s(0.1s+1)(Ts+1)式中? K1=R3/R2，R2=100K?，R3=0～500K；T=RC，R=100K?，C=1?f或C=0.1?f 两种情况。
四、实验步骤1.连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将纯积分电容两端连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
2.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
3.在实验项目的下拉列表中选择实验三[控制系统的稳定性分析]??? 5.取R3的值为50K?，100K?，200K?，此时相应的K=10，K1=5，10，20。
观察不同R3值时显示区内的输出波形(既U2的波形)，找到系统输出产生增幅振荡时相应的R3及K值。
再把电阻R3由大至小变化，即R3=200k?，100k?，50k?，观察不同R3值时显示区内的输出波形, 找出系统输出产生等幅振荡变化的R3及K值，并观察U2的输出波形。
五、实验数据1模拟电路图2．画出系统增幅或减幅振荡的波形图。
C=1uf时：R3=50K K=5：R3=100K K=10R3=200K K=20：等幅振荡：R3=220k:增幅振荡：R3=220k：R3=260k:C=0.1uf时：R3=50k:R3=100K:R3=200K:。
自动化实验报告
一、实验目的1. 了解自动化实验系统的基本原理和组成。
2. 掌握自动化实验系统在化学分析中的应用。
3. 分析自动化实验系统在提高实验效率和准确性方面的优势。
二、实验原理自动化实验系统是一种将计算机技术、传感器技术、执行器技术和控制技术相结合的智能化实验设备。
它可以根据预先设定的程序自动完成实验操作，实现对实验过程的实时监控和控制。
在化学分析中，自动化实验系统可以应用于样品前处理、实验操作、数据分析等多个环节，提高实验效率和准确性。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：自动化实验系统、分析天平、离心机、超声波清洗器、分光光度计等。
2. 试剂：标准溶液、待测溶液、缓冲液、洗涤液等。
四、实验步骤1. 样品前处理（1）使用分析天平准确称取一定量的待测样品。
（2）将样品溶解于适当的溶剂中，制成待测溶液。
（3）使用超声波清洗器对样品进行清洗，去除杂质。
2. 自动化实验操作（1）将待测溶液注入自动化实验系统。
（2）系统自动进行样品稀释、加样、反应、测定等操作。
（3）实时监控实验过程，确保实验顺利进行。
3. 数据分析（1）使用分光光度计对实验结果进行测定。
（2）将实验数据输入计算机，进行数据处理和分析。
（3）得出实验结果，并与标准溶液进行比较。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过自动化实验系统进行化学分析，实验结果如下：（1）样品前处理过程中，超声波清洗器对样品的清洗效果良好，杂质去除率达到95%以上。
（2）自动化实验操作过程中，实验结果准确可靠，相对标准偏差小于5%。
（3）数据分析结果显示，待测样品中目标物质含量为XX mg/L。
2. 结果分析（1）自动化实验系统在样品前处理环节提高了实验效率，缩短了实验周期。
（2）自动化实验操作保证了实验的准确性，降低了人为误差。
（3）数据分析功能使实验结果更加直观、易懂。
六、结论通过本次实验，我们了解了自动化实验系统的基本原理和组成，掌握了其在化学分析中的应用。
实验结果表明，自动化实验系统在提高实验效率和准确性方面具有显著优势。
自动控制系统实验报告
自动控制系统实验报告
《自动控制系统实验报告》
摘要：本实验旨在通过对自动控制系统的实验研究，探讨系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性。
通过实验结果的分析和总结，得出了对于自动控制系统设计和优化的一些有益的结论。
1. 引言
自动控制系统是现代工程中的重要组成部分，它能够实现对系统的自动调节和控制，提高系统的稳定性、性能和鲁棒性。
因此，对自动控制系统的研究和实验具有重要意义。
2. 实验目的
本实验旨在通过对自动控制系统的实验研究，探讨系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性，为系统设计和优化提供参考依据。
3. 实验内容
本实验采用了XXX控制系统作为研究对象，通过对系统的参数调节和实验数据的采集，分析系统的稳定性、性能和鲁棒性等方面的特性。
4. 实验结果分析
通过实验数据的分析和处理，得出了系统的稳定性较好，在一定范围内能够实现对系统的有效控制；系统的性能表现良好，能够满足实际工程的需求；系统的鲁棒性较强，对外部扰动具有一定的抵抗能力。
5. 结论
通过本实验的研究，得出了对于自动控制系统设计和优化的一些有益的结论，为相关工程应用提供了一定的参考价值。
6. 展望
未来可以进一步深入研究自动控制系统的优化设计和应用，为工程实践提供更为有效的控制方案。
综上所述，通过对自动控制系统的实验研究，得出了一些有益的结论，为相关工程应用提供了一定的参考价值。
希望本实验的研究成果能够为自动控制系统的设计和优化提供一定的指导和帮助。
自动控制实验报告
3.3.1 频域法串联超前校正频域法校正主要是通过对被控对象的开环对数幅频特性和相频特性（波德图）观察和分析实现的。
一．实验目的1．了解和掌握超前校正的原理。
2．了解和掌握利用闭环和开环的对数幅频特性和相频特性完成超前校正网络的参数的计算。
3．掌握在被控系统中如何串入超前校正网络，构建一个性能满足指标要求的新系统的方法。
二．实验内容及步骤1．观测肫控系㻟瘄开环对数幅频特性)(ωL 和相袑特性)(ωϕ，幅值穿越频率ωc ，相位裕度γ，按“校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统。
2．观测校正前、后的时域特性擲线，並测量校正后系统的相位裕度γ′、超调量Mp 、峰值时间t P 。
3．改变 “校正后系统的相位裕度γ′”要求,设计校正参数，构建校正后系统，画出其系统模拟电路图和阶跃响应曲线，观测校正后相位裕度γ′、超调量Mp 、峰值时间t P 填入实验报告。
注：在进行本实验前应熟练掌握使用本实验机的二阶系统开环对数幅频特性和相频特性的测试方法。
1）。
未校正系统的时域特性的测试未校正系统模拟电路图见图3-3-1。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT 输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时被测系统的时域特性。
图3-3-1 未校正系统模拟电路图 实验步骤： 注：‘S ST’ 用“短路套”短接！（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
（连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度≥3秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 2.5V （D1单元右显示）。
（2）构造模拟电路：按图3-3-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 运行LABACT 程序，在界面自动控制菜单下的“线性系统的校正和状态反馈”实验项目，选中“线性系统的校正”项，弹出线性系统的校正的界面，点击开始，用虚拟示波器CH1观察系统输出信号。
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自动化控制实验报告(DOC 43页) 本科生实验报告 实验课程 自动控制原理 学院名称 专业名称 电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 2013 指导教师 实验地点 6C901 实验成绩
二〇一五年四月——二〇一五年五月 - 2 -
线性系统的时域分析 实验一（3.1.1）典型环节的模拟研究 一. 实验目的 1． 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传
递函数表达式及输出时域函数表达式 2． 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 二．典型环节的结构图及传递函数 方 框 图 传递函数
比例 （P）
K(S)U(S)U(S)GiO
积分 （I） TS1(S)U(S)U(S)GiO
比例积分 （PI）
)TS11(K(S)U(S)U(S)GiO
比例微分 （PD）
)TS1(K(S)U(S)U(S)GiO
惯性 TS1K(S)U(S)U(S)GiO - 2 -
环节 （T） 比例积分微分（PID）
STKSTKK(S)U(S)U(S)GdpippiO
三．实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电
路参数对典型环节动态特性的影响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告 运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数：01(S)(S)(S)RRKKUUGiO ； 单位阶跃响应： - 2 -
K)t(U 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！
（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号
1 A5 S4，S12 2 B5 ‘S-ST’ - 2 -
（3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V阶跃），观测A5B输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t）。 实验报告要求：改变被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。 实验结果：
.比例环节阶跃响应 200K,100K,4V
1 信号输入（Ui） B5（OUT）→A5（H1） 2 示波器联接 ×1档 A6（OUT）→B3（CH1） 3 B5（OUT）→B3（CH2） - 2 - 200K,200K,4V
50K,100K,2V - 2 - 50K,200K,1V
R0 R1 输入Ui 比例系数K
计算值 测量值
200K 100K 4V 0.5 0.47
200K 4V 1 0.99
50K 100K 2V 2 2.00
200K 1V 4 3.99
2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。 - 2 -
图3-1-4 典型惯性环节模拟电路 传递函数：CRTRRKTSKUUGiO1011(S)(S)(S) 单位阶跃响应：
)1()(0TteKtU 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！
（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V（D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下。
1 信号输入（Ui） B5（OUT）→A5（H1） 2 示波器联接 ×1档 A5B（OUTB）→B3（CH1） 3 B5（OUT） - 2 -
（a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号
1 A5 S4，S6，S10
2 B5 ‘S-ST’ （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+4V阶跃），等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到输出稳态值×0.632处，，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T。A5B输出端响应曲线Uo(t）见图3-1-3。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 实验报告要求：改变被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。 实验结果： 惯性环节阶跃响应
→B3（CH2） - 2 -
200K,200K,1u,4V 200K,200K,2u,4V - 2 - 50K,100K,1u,2V
50K,200K,1u,1V R0 R1 C 输入Ui
比例系数K 惯性常数T
计算值 测量值 计算值
测
量值
200K 200K 1u 4V 1 1.02 0.2 0.210
2u 1 1.01 0.4 0.400 - 2 -
3)．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。
图3-1-5 典型积分环节模拟电路 传递函数：CRTTSUUGiiO01(S)(S)(S) 单位阶跃响应：
tTi1)(tU0 实验步骤：注：‘S ST’用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V（D1单元右显示）。
50K 100K 1u 2V 2 2.01 0.1 0.1
200K 1V 4 4.02 0.2 0.1 - 2 - （2）构造模拟电路：按图3-1-5安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线
（3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始， 等待完整波形出来后，点击停止，移动虚拟示波器横游标到0V处，再移动另一根横游标到ΔV=1V（与输入相等）处，得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间常数Ti。A5B 输出响应曲线Uo(t)。 实验报告要求：改变被测系统时间常数，观测结果，填入实验报告。
实验结果：
1 信号输入（Ui） B5（OUT）→A5（H1） 2 示波器联接 ×1档 A5B（OUTB）→B3（CH1） 3 B5（OUT）→B3（CH2）
模块号
跨接
座号
1 A5 S4，S10
2 B5 ‘S-ST’ - 2 - 积分环节阶跃响应
200K,1u - 2 - 200K,2u
100K,1u