自动控制原理虚拟实验系统开发研究
自动控制原理虚拟实验系统开发研究
作者：郑博闻
来源：《硅谷》2015年第02期
摘要自动控制原理是自动控制共同规律技术的研究，该理论在初期是以反馈理论为基础的自动调节原理，用于军事设备自动控制，后主要用于工业控制。
近些年来随着计算机技术、自动化技术、信息技术、通信技术的发展和应用，自动控制原理应用电子计数机技术后，跨入了一个新的现代自动控制原理时代，能够满足各种复杂控制任务。
但其理论概念比较抽象，很难掌握，想要熟练掌握自动控制原理，必须积累足够实践经验，加强理论和实际的结合，因此自动控制原理虚拟实验系统应运而生，正满足了自动控制实验需求，实现了更高效、快捷的进行自动控制原理实验。
本文将针对自动控制原理虚拟实验系统开发展开研究。
关键词自动控制原理；虚拟实验系统；系统开发
中图分类号：TP15 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0261-01
随着经济水平的不断提高，科技的进步。
在计算机技术高度普及背景下，自动控制原理虚拟实验系统被提出，自动控制原理虚拟系实验系统代替传统实验室已经成为新时代自动控制原理研究的必然趋势。
自动控制原理虚拟实验系统实现了用软件虚拟硬件功能完成实验，虚拟实验系统相比传统实验室来说更加节约实验成本，对自动控制原理模拟度更高、更准确，并且实验操作过程更加方便直观，内容更加丰富，实验效率更高，能够有效帮助用户加深对自动控制原理实验的理解。
1 自动控制原理虚拟实验系统特点
1.1 软件模拟
自动控制原理虚拟实验系统不同于传统实验室，整个实验过程都是通过计算机软件模拟来完成。
在实验过程中，并不需要自动控制实验仪器和实验材料，只需要运用普通的计算机就可以完成实验，达到自动控制原理实验目的。
不仅大大提高了实验效率，减少了实验流程和实验时间，节约了传统实验中使用的配套设备使用，更解决了传统实验中实验材料浪费问题。
1.2 可视化界面
利用计算机来模拟的自动控制原理虚拟实验系统，实验操作界面均为中文，并为图文并茂可视化界面。
可视化实验操作界面对用户来说，实验操作过程更加方便、直观、简单，就算对于没有经验的新手，依然可以完成自动控制原理实验操作。
并且虚拟实验系统更实现了实验结果和实验资源共享和多实验任务同时进行的功能，从根本上有效提高了实验效率。
1.3 实验结果可保存
虚拟实验系统与传统实验室相比有着很多的优势，实验过程和结果所涉及到的图像、数据、信息都可保存在计算机硬盘上，更是虚拟实验系统的一大优势，这一点传统实验室实验中很难做到。
实验结果和数据的保存，更有利于实验的分析及对比，这些实验数据能够成为总结实验报告的关键素材。
2 自动控制原理虚拟实验系统开发
2.1 当前自动控制原理虚拟实验系统开发研究成果
经过不断的改革和实践，自动控制原理虚拟实验系统，目前已经能够做到生动、形象、真实、准确的进行模拟实验。
自动控制原理实验系统与传统实验系统相实验比误差更小实验结果有效性更高，自动控制原理虚拟实验系统研究已经成为了众多学者的研究对象。
现已有学者正在针对传统实验的不足，开发具有针对性的自动控制原理虚拟实验系统。
比如：典型阶段的模拟研究，典型阶段研究是研究自动控制原理的惯性和基本环节具备的动态惯性有关研究。
虚拟实验系统，能够通过计算相关性能指标数据，分析出系统性能，判断系统稳定性是否良好，从而提高实验水平和质量。
2.2 对动态调用模式的应用
由于传统实验操作过于繁琐，操作难度较高，实验过程都需要良好的衔接。
自动控制原理虚拟实验系统在进行实验中，如只运行一个用户界面无法应对系统任务的情况下，就可以把一个完整的实验系统依据不同需要、同模块，分成几个任务，每一个模块在不同的专属界面进行实验。
这项功能可通过自动控制原理虚拟实验系统的动态调用来实现。
虚拟系统的动态调用模式可使每一个模块独立存在，这样实验的结构显得十分清晰整齐，一目了然，这使得实验变得简单。
并且动态调用模式下，只有在模块被调用的时候才会载入内存，模块不被使用时就从内存中被释放，这大大提高系统运行速度。
2.3 LIB管理器技术
动态调用的实现需要建立在LIB管理器的基础上。
因为在动态调用中需要调用特定模块时就必须知道该模块所在的完整路径，才能进行调用。
但实验中涉及的模块繁多很难查找，LIB 管理器便是管理实验模块路径管理器，实现了把每一个模块放到同一路径下，调用时通过新建LIB文件便可进行实验模块调用打开后，便可将要调用的模块载入自动控制原理虚拟实验
系统。
2.4 线性系统轨迹分析模块
在自动控制原理虚拟实验系统中线性系统轨迹分析模块十分关键，是虚拟系统的重要组成部分。
通过该模块能够实现：计算开环极点和开环零点、显示轨迹图像、调整虚实轴标尺范围。
线性系统根轨迹分析模块涉及到了函数输入模块、开环传递显示、轨迹显示、坐标线设置
等等内容。
线性系统根轨迹分析模块使用中，必须注意要用Matlab进行计算生产三条曲线，再利用Matlab变为三列二维数组，最后利用LABVIEW将其转为一维数组，来进行自动控制原理实验，这么做的目的是避免LABVIEW调用模块时出现错误，导致无法显示现象的发生。
3 结束语
为了对自动控制原理虚拟实验系统开发展开研究，本文从自动控制原理虚拟实验系统的特点将自动控制原理虚拟实验系统与传统实验进行了对比。
然后针对自动控制原理虚拟实验系统开发，研究了自动控制原理虚拟实验系统的动态调用模式、LIB管理器、线性系统轨迹分析模块等几大模块。
通过对几大模块的分析和研究不难看出，自动控制原理虚拟实验系统的优势。
自动控制原理虚拟实验系统有着取代传统实验的趋势，所以动控制原理虚拟实验系统开发研究意义重大。
参考文献
[1]张群所.三维虚拟自动控制实验系统的设计与实现方案[J].中国信息技术教育，2011，15（26）：198-201.
[2]蓝红莉.浅析自动控制原理虚拟实验系统的开发[J].中国科技信息2014，15（02）：113-125.
[3]李学斌.自动控制原理虚拟实验系统设计[J].中国科技信息2014，15（02）：113-125.。
《自动控制原理》虚拟实验系统在教学中的应用
生活 中 ，有解决 问题 和符 合工 作 岗位要 求 的能力 。实验 课 是 培养学 生 实际 动手能 力 的重要 途径 ，教 师应 该在 实验 课 安 排 中 ，加 入 日常生活 和 电子工 作 中的相 关 内容 。学生 通 过 特 殊 内容 的 实验 课 可 以更早 地 接触 到 实 际 岗位 的情 况 ， 将所需 内容 尽早 发挥 和应 用 ， 加强 学 生的 经验 。与 此 同时 ， 学生在 实 际 问题 解决 过程 中 ， 提 高学 生存 在感 ， 让 学 生在解 决实 际 问题后 树立 信心 ， 提 高学 习效 果和 学 习兴趣 。 电工技 能与培 训作 为 中等职 业教 育 中机 电专业 的基 础 课程， 对 于学 生基本 能力 的培 养有 着重要 作 用 。其 中 ， 实 验 课 的开 展更 是加 强学 生实 际动 手能 力 的重要方 法 ，学 生通 过实验 课 的学 习更好 地认 识到 所需 技能 ，切 实地 提高 自 身 解决 问题 的能 力 。在教学 中 ，为 了保证 教学 质量 和教 学效 果 ，要加 强对 学生 学 习兴趣 的培养 和保 持 。教 师通 过合 理 安 排实 验课 内容 ， 把握 控 制教 学过程 ， 建立 良好 的考 核评 价 制度， 联 系现 实生活 和需 求等 一 系列工作 ， 提 高和保 持学 生 的学 习兴趣 ， 使 学生 在学 习过 程 中保持 动 力 ， 更好 地接 受专 业 知识 和专 业技 能 的培训 。电能类 产业 不 断发展 ，对 于 电 工类 人才 的需 求也 在不 断加大 ，同时对 于人 才 的实 际操 作 能 力 的要 求也 逐步 提高 。加强 教 育工作 是 提高 电工 专业 人 才 输送 的重要 途径 。教 育工作 的质量 保证 为我 国 电能类 产 业 输送 人才 提供 了保 障 ， 提高人 才标 准 和质 量 ， 为我 国经济 稳 定发 展做 出了贡献 。
“自动控制原理”虚拟实验系统开发
础课 程 ， 需要学 生 掌握 系统 参 数 变 化 对 系 统 性 能 的
影 响 ， 到分析 系 统 、 计 系统 的 目的Ｉ 。课程 除 了 达 设 １ ］
理论 教 学外 ， 验 教 学 也 是 其 中不 可 缺 少 的环 节 。 实
为 了克 服 自动 控制 实 验 教 学 存 在 的 问题 ， 们 开 发 我 了虚 拟实 验 台实 现 计 算 机 的 模 拟 演 示 来 作 为 硬 件 实验 前 的 补 充 ｌ 。过 去 的 实 验 教 学 大 多 都 是 基 于 ２ ］ Ｍａｌｂ和 虚拟 仪器 开发平 台 Ｌ ｂ Ｅ ＿ 的共 同开 ｔ ａ ａ ＶＩ ｗｌ ５ ］ 发， 可以 弥补 两 者 之 间缺 点 ， 们 利 用 它 和 Ｍａｌｂ 我 ｔ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｕ ｆｅ ｔ ｅ Ｌａ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｎｉｉ ｓ ｈ ｂＶＩ ＥＷ ｉｔ ｌｉ ｔ ｕｍｅ ｔ ｄｅ ｌ ｍ ｅ ｎ ｉｏｎ ｅ ｎ ｈｅ ｍｅ ｉ ｆ ｖ ｒ ｕａ ｎｓ ｒ ｎ ｖｅｏｐ ｎｔ ｅ ｖ ｒ ｍ ｎｔ ａ ｄ ｔ ｒｔ ｏ Ｍ ａ ｌ ｂ ｓ ｆｗａ ｅ，ｗｈｉｈ ｈ ｓ ａ ｈ ｇｈ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｅ ｈｎｉａ ｏｍｐｕ ｉ ｇ，ｂａ ｅ ｎ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｏ ｒ ｌｔ ｏ ｙ ｔａ ｏ ｔ ｒ ｃ ａ ｉ — ｒ ｏ ｍ ｎ ｅｏｎ ｔ ｃ ｃ ｌｃ ｔｎ ｓ ｄ ｏ ｕ ｏ ｔｃｃ ｎｔ ｏ ｈｅ ｒ ａ ｄ ｅ ｅ ｉ ｎｔ ． Ｔｈ ｏ ｌ ｎ ｘｐ ｒｍｅ ｓ ｅ ｆ ｌｏｗｉ ｇ ｆ ｎｃ ｉ ｎｓ ｈａ ｅ ｎ ａ ｈｉｖｅ ｎ ｕ ｔｏ ｖｅ ｂ ｅ ｃ ｅ ｄ，ｗｈｉｈ ａ ｅ ｔｍｅ ｄｏ ｉ ａ ｌ ｓ ｓ ｏｆ ｉ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｍａ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｌｎ ａ ｓ ｔ ｍｓ，ｆ ｅ ｕｅ ｙ ｄ ｍ ａｎ ａ ａ ｙｓｓｏｆｌｎｅ ｒｓ ｓ ｅ ｓ ｏｏ ｏ ｕ ｎａ ｙ ｉ ｆｌ ａ ｙ ｔ ｍ ｓ ｎ ｌ ｉ ｆｌｎ ｙｓ ｅ ｒ ｑ ｎｃ ｏ ｉ ｎ ｌ ｉ ｉ ａ ｙ ｔ ｍ ，ｒ ｔｌ ｃ ｓ ａ ｌ ｓｓ ｏ ｉ ｒ ｓ ｓ ｅ ，ａ ａ ｙｓｓｏ ｉ — ｎｅ ｅ ｒｄｉｃ ｅ ｅ ｓ ｔ ｍ ｓ ａ ｓ ｒ ｔ ｙｓ ｅ ，ＰＩ ｌ ａ （ ａ Ｄ ｅ ｄ １ ｇ） ｃ ｒ ｅ ｔｏｎ，ｍｏ ｉ ｎ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｏｒｃｉ ｔｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｃ ｒ，ａ ｄ ｍｏ ｉ ｎ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｔｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｐｌ ｎ ． Ｔｈｉ ｔ ｏｄ ｈａ ｒｅ ａｅ ｓ ｍｅ ｈ ｓａ ｆ ｉｎｄｌ ａ ｍ ａ ｈｉ ｎｔ ｒ ａ ｅ ａ ｓｅ ｓ ｏ ｏ ｒ ｔ ｙ ｍ ｎ— ｃ ｎｅｉ ｅ ｆ ｃ ｎｄ ｉ ａ ｙ ｔ ｐｅ ａ ｅ，ｉ ｓｕｓ ｆ ｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔｉ ｅ ｕｌｔ ｈｅ ｔ ａ ｈｉ ｇ ｏ ｔ ｍ ａ ｉ ｆ’ Ａｕ ｏ ｔｃ Ｃｏｎ ｒ ｌＴｈｅ ｒ ｔｏ ｏ ｙ”ｃ ｒ ｅ。ａ ｌｏ ｍａ ｓｔ ｎｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ａ ｈｅ ｓａ ｄ ｓ ｕｄ ｎ ｓ ｅ ｓ一 ｏｕ ｓ ｎｄ ａ ｓ ｋｅ ｈｅ ｉ ｅ ａ ｔｏｎ ｂ ｔ ｅ ｅ ｃ ｒ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｉ
自动控制原理实验讲义
自动控制原理实验指导书实验一 控制系统典型环节的模拟一、 实验目的1、掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路2、测量典型环节的阶跃响应曲线3、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响 二、 实验仪器1、自控原理电子模拟实验箱一台2、电脑一台（虚拟示波器）3、万用表一只 三、 实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。
图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。
基于图中A 点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：120)(Z ZU U s G i =-= （1）由上式可求得由下列模拟电路组成的典型环节的 传递函数及其单位阶跃响应。
1、比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示：图1-1、运放的反馈连接1212)(R R Z Z s G ==（2）图1-2 比例环节取参考值K R 1001=，K R 2002=；或其它的阻值。
2、惯性环节惯性环节的模拟电路如图1-3所示：111/1/)(21212212+=+∙=+==TS KCS R R R R CS R CSR Z Z s G （3）图1-3 惯性环节取参考值K R 1001=，K R 1002=，uF C 1=。
3、积分环节积分环节的模拟电路如图1-4所示：TSRCS R CS Z Z s G 111)(12==== （4）图1-4 积分环节取参考值K R 200=，uF C 1=。
4、比例积分环节积分环节的模拟电路如图1-5所示：)11()11(11/1)(2212112121212ST K CS R R R CS R R R CS R CS R R CS R Z Z s G +=+∙=+=+=+==（5）图1-5 比例积分环节取参考值K R 2001=，K R 4002=，uF C 1=。
5、比例微分环节比例微分环节的模拟电路如图1-6所示：)1()1(/1/)(112111212+=+∙=+==S T K CS R R RCS R CS R R Z Z s G D （6）取参考值K R 2001=，K R 2002=，uF C 1.0=。
基于虚拟技术的《自动控制原理》课程仿真实验系统
基于虚拟技术的《自动控制原理》课程仿真实验系统【摘要】根据《自动控制原理》课程实验教学的实际需求，将虚拟技术引入到课程的实验教学中，开发了基于LabVlEW和MATLAB的自动控制原理虚拟实验系统。
通过教学实践表明，该虚拟实验仿真平台的建立和应用，改革了自动控制原理课程实验教学的形式和内容，培养了学生的兴趣和实践能力。
【关键词】虚拟技术；自动控制原理；实验系统0 引言《自动控制原理》是工学专业一门重要的专业基础课程，其教学目标是使学生掌握控制系统的基本性能特点，从而学会分析和设计控制系统的方法。
这门课程教学特点鲜明，除理论教学外，实验教学也是其中不可缺少的环节。
然而，在硬件实验平台实现教学目标，每种仪器都必须配置多套，若要频繁改变系统参数或结构，必然要大量更换或调整相应元器件，随之而来的问题是：①即使实验教师工作量增大也很难对所有学生进行指导；②实验设备损坏及老化现象将加剧。
这样不但影响教学效果，同时也使实验经费紧张的问题更加突出，因此仅仅进行硬件实验有很大的局限性。
另一方面，目前“自动控制原理”实验的内容侧重于理论验证和模仿训练，每个学生的实验内容千篇一律。
这种方式将学生的思维限定在一个狭窄的范围内，缺乏对学生创新意识的培养和综合能力的提高。
滞后的实验设备和呆板的实验模式难以调动学生的主动性和创造性，从而在很大程度上制约了实验教学的发展和人才培养质量的提高。
基于以上分析，本文结合LabVIEW和MATLAB两种软件开发平台，设计开发了一套《自动控制原理》虚拟实验系统。
它有效缓解了实验教学中实验设备不足和滞后等问题；同时在实验操作中也允许出现误操作，而维护保障的费用几乎为零，因此便于开展设备易损性、综合性、设计性实验。
1 虚拟实验系统的设计实验系统主要针对经典控制理论的相关实验展开系统设计，附加少量现代控制理论实验，以满足不同学生的学习需求。
其研究对象主要是线性定常的单输入、单输出系统，采用传递函数为系统数学模型，根据时域分析法和频率响应法分析和设计系统。
自动控制原理虚拟实验平台的设计与开发
ａ ｄ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｉ ｈ ｓ ｄ ｓｇ Ｍ ａ ｌ ｂ ｗｉ ｔ ｔ ｏ ｇ ｇ ａ ｈ ｃ ｌ ｕ ｅ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ＧＵＩ ａ ｄ Ｓ ｍｕ ｉｋ ｔ ｏ ｂ ｘ ｎ ｅ ｉ ｎ ｄ ｎ ｔ ｉ ｅ ｉ ｎ， ｔａ ， ｔ ｉｓ ｓ ｒ ｎ ｒ ｐ ｉａ ｓ ｒ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ （ ｈ ） ｎ ｉ ｌ ｏ ｌｏ ， ｎ
Ｐｒ ｎ ｉ ｅ ｏ ｔ ｍ ａ ｉ ｎｔ ｏ ｕ ｓ ｉ ｃ ｐｌ ｆ Ａｕ ｏ ｔｃ Ｃｏ ｒ ｌＣｏ ｒ ｅ
Ｗ Ａ Ｎ Ｇ ｕ ｎ ｒ ｎ．Ｘ Ｕ ｉ ｇ ｑｉ Ｈ ａ — ａ Ｙ ｎ — ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＣｏ Ｓ ｈ ｏ ｍｍ ｕ ｉａ ｉｎ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｇｎ ｅ ｉ ｇ， ｎ ｎ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ， ｏ ｎｃ ｔｏ ｎ ｎ ｒ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｊａ ｇ ａ ｉｅ ｓｔ ｉ
关 键 词 ：ＭＡＴ ＡＢ语 言 ； Ｌ ＧＵＩ ；自动 控 制 原 理 ； 拟 实 验平 台 虚 中 图分 类 号 ： Ｐ ３ Ｔ １ 文献标志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ３８ ３ （０ Ｏ ０ — １ ７Ｏ １ ０ — ９０ ２ １ ）４ ０ ５ ４
Ｄｅ ｉ ｎｉ ｎｄ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｆＶｉ ｔ ａ ｂ ｒ ｔ ｒ ａ ｆ ｒ ｆ ｒ ｓ ｇ ｎｇ ａ ｖ ｌ ｐ ｎｔｏ ｒ ｕ ｌＬａ ｏ ａ ｏ ｙ Ｐｌ ｔ ｏ ｍ ｏ
《 自动控制 原 理 》 电类 专 业 重 要 的学 科 基 础 是
课， 因此 除学好 本 课 程 的 理 论 部 分外 ， 般 还 应 设 一 置相应 的实验 内容 。 目前很 多 高校 该课 程的 实验 教 学还 处于传 统 模拟 实验 阶段 ， 用集 成封 闭 的实验 利 箱 ， 相应 的有 源 网 络 模 块 连 接 成 典 型 环 节 或 系 将 统 ， 施加 典 型信 号 ， 过示 波器 观 察实 验结 果 。 再 通 这 种实 验方 法有 一定 的局 限性 ， 现在 以下几 方面 ： 表 （ ） 验设 备高 度集 成 ， 生 在 实验 中只 是 盲 １ 实 学 目地 接线 和调 节元 件参 数 值 ， 于所 调 节 的参数 与 对 系统 性能 的关 系难 以理 解 ， 很容 易 造成 硬件 电路 的 损坏 ， 也不 利 于课 堂 内容 的消化 ＿ ； １
《自动控制原理》虚拟实验室探讨
高 校 论 坛
缸科 技 ２ １年第７ ０２ 期
《自动控制 原理 》虚拟 实验 室探讨
韩 耀 飞 樊 晓 虹 赵 张 飞
河 南城建 学院 电气与 电子工程 系 ４ ７ ３ 河 南 平 顶 山 ６０ ６ 摘 要 本文针对专 业基 础课 自 动控 制原理课程理论 性强学 生难 以接 受的特点 ，探 讨利 用现代教 育技 术手段～虚 拟实验 室这一新 的实验教 学模 式，从 实验 教学模式的理论基础和 可行 性等方面进行分析 ？
关键词 实验教 学模 式 理论基础 可行性 效 果评价 ． 话 ，用户可 以设置 系统 的模 型 ，根据用户的要求该软件可 图形 分析与
“ 自动控制原理 ”是 自动化类专业的专业基础 课。该课程的特点 是理 论性强 以及相对较抽 象 ，以致使得学生难于理解 ，需要借助实验 加 深对课堂学 习内容 的理解 、培 养学生创新能 力。河南城 建学院开设 的该 课程实验 ，仍处于传统模拟 实验阶段 ，实验时首 先把 系统分解成 典 型环节 ，利用 实验箱 ，将 相应 的有源 Ｒ 网络 模块连 接 ，最 后通过 Ｃ 示波器观察实验结果 。这 样的实验方式虽然直观 ，但是存在很大 的弊 端 ：学生进行实验时候 ，面对 复杂的硬件 电路 ，不能从 中看出控制系 统 的实际参数 ，对于控制 系统 的参数 。不知 如何调整 ，更不知道调整 的参数对应的是控制 系统 的哪些 具体参数 。在实 际操作 中 ，自动控制 原理 的实验 中大部分时 间被连 接电路和检查硬件错 误占据 ，没有达到 效 果。为此 ，迫切需要一 种直观 、方便 、能够对 自动控制原理进一步 理解 的实验教学补充形式 ，虚拟 实验室作为一种新型 的实验教学方法
西电自动控制原理实验报告材料
实用文档自动控制原理实验报告课程编号： ME3121023专业自动化班级学号实验时间： 2014年12月一、实验目的和要求：通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。
能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。
通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。
二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明自动控制实验系统一套计算机（已安装虚拟测量软件---LABACT）一台椎体连接线 18根实验一线性典型环节实验（一）、实验目的：1、了解相似性原理的基本概念。
2、掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。
3、掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环节的参数（K、T）。
4、学会时域法测量典型环节参数的方法。
（二）、实验容：1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
2、在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出之间的时域数学关系。
3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。
（三）、实验要求：1、仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使用说明书。
2、做好预习，根据实验容中的原理图及相应参数，写出其传递函数的表达式，并计算各典型环节的时域输出响应和相应参数（K、T）。
3、分别画出各典型环节的理论波形。
5、输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数。
（四）、实验原理：实验原理及实验设计：1．比例环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：G(s)=U o(s)/U i(s)=10/3比例系数：K=10/3时域输出响应：Uo(t)=10/32．惯性环节： Ui-Uo的时域响应理论波形：传递函数：G(s)=U o(s)/U i(s)=1/(0.1s+1)比例系数：k=1时常数：T=RC=0.1时域输出响应：U o(t)=(1-错误!未找到引用源。
自动控制原理实验报告集典型环节的电路模拟与软件仿真研究
验证性实验实验一典型环节的电路模拟与软件仿真研究一、实验目的1．通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。
2．通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及其特性，掌握电路模拟和软件仿真研究方法。
二、实验内容1．设计各种典型环节的模拟电路。
2．完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。
3．利用上位机界面上的软件仿真功能，完成各典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟测试的结果作比较。
三、实验步骤1．熟悉实验箱，利用实验箱上的模拟电路单元，参考本实验附录设计并连接各种典型环节（包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节）的模拟电路。
注意实验前必须先将实验箱断电，再接线。
接线时要注意不同环节、不同测试信号对运放锁零的要求。
在输入阶跃信号时，除比例环节运放可不锁零（G可接-15V）也可锁零外，其余环节都需要考虑运放锁零。
2．利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。
在熟悉上位机界面操作的基础上，充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。
为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能，接线方式将不同于上述无上位机情况。
仍以比例环节为例，此时将Ui连到实验箱 U3单元的O1（D/A通道的输出端），将Uo 连到实验箱 U3单元的I1（A/D通道的输入端），将运放的锁零G连到实验箱 U3单元的G1（与O1同步），并连好U3单元至上位机的并口通信线。
接线完成，经检查无误，再给实验箱上电后，启动上位机程序，进入主界面。
界面上的操作步骤如下：①按通道接线情况完成“通道设置”:在界面左下方“通道设置”框内，“信号发生通道”选择“通道O1＃”，“采样通道X”选择“通道I1＃”，“采样通道Y”选择“不采集”。
②进行“系统连接”（见界面左下角），如连接正常即可按动态状态框内的提示（在界面正下方）“进入实验模式”；如连接失败，检查并口连线和实验箱电源后再连接，如再失败则请求指导教师帮助。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验一、典型环节的时域响应一．实验目的1.熟悉并掌握TD-ACC+（TD-ACS）设备的使用方法及各典型环节模拟控制电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃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+（TD-ACS）实验系统一套。
三．实验内容1.比例环节2.积分环节3.比例积分环节4.惯性环节5.比例微分环节6.比例积分微分环节四、实验感想在本次实验后，我了解了典型环节的时域响应方面的知识，并且通过实践，实现了时域响应相关的操作，感受到了实验成功的喜悦。
实验二、线性系统的矫正一、目的要求1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
2．根据期望的时域性能指标推导出二阶系统的串联校正环节的传递函数二、仪器设备PC 机一台，TD-ACC+(或 TD-ACS)教学实验系统一套。
三、原理简述所谓校正就是指在使系统特性发生变接方式，可分为：馈回路之内采用的测点之后和放1．原系统的结构框图及性能指标对应的模拟电路图2．期望校正后系统的性能指标3．串联校正环节的理论推导四、实验现象分析校正前：校正后：校正前：校正后：六、实验心得次实验让我进一步熟悉了TD-ACC+实验系统的使用，进一步学习了虚拟仪器，更加深入地学习了自动控制原理，更加牢固地掌握了相关理论知识，激发了我理论学习的兴趣。
实验三、线性系统的频率响应分析一、实验目的1．掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。
2．掌握实验方法测量系统的波特图。
二、实验设备PC机一台，TD-ACC+系列教学实验系统一套。
三、实验原理及内容（一）实验原理1．频率特性当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率(ω由0变至∞)而变化的特性。
频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其它形式的周期函数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以用富氏级数展开为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。
自动控制原理实验报告-西南交通大学课程与资源中心
西南交通大学自动控制原理课程实验报告册
《自动控制原理》课程实验报告(一)
《自动控制原理》课程实验报告(二)
《自动控制原理》课程实验报告(三)
《自动控制原理》课程实验报告(四)
三、思考题
1. 参数在一定范围内取值才能使闭环系统稳定的系统称为条件稳定系统。
对于这类系
统可以通过根轨迹法来确定使系统稳定的参数取值范围，也可以适当调整系统参数或增加校正网络以消除条件稳定性问题。
对于下图所示条件稳定系统：
试问能否通过增加开环零极点消除系统条件稳定性问题，即对于所有根轨迹增益，根轨迹全部位于s左半平面，闭环系统稳定。
《自动控制原理》课程实验报告(五)
《自动控制原理》课程实验报告(六)
《自动控制原理》课程实验报告(七)
《自动控制原理》课程实验报告(八)
《自动控制原理》课程实验报告(九)。