自动控制实验汇总
自动控制实训作业总结报告
一、前言随着科技的不断发展，自动控制技术在我国得到了广泛的应用。
为了提高我国自动控制技术水平，培养具有实际操作能力的专业人才，我们学院特开设了自动控制实训课程。
通过本次实训，我对自动控制技术有了更深入的了解，以下是对本次实训的总结报告。
二、实训目的1. 了解自动控制的基本原理和常用控制方法；2. 掌握自动控制系统的设计和调试方法；3. 提高动手能力和实际操作技能；4. 培养团队协作精神和创新意识。
三、实训内容1. 自动控制基本原理：学习自动控制系统的组成、分类、工作原理等基本知识。
2. 常用控制方法：掌握比例控制、积分控制、微分控制、PID控制等常用控制方法。
3. 自动控制系统设计：学习自动控制系统的设计方法，包括系统结构设计、参数设计、控制器设计等。
4. 自动控制系统调试：掌握自动控制系统的调试方法，包括系统调试、控制器调试、参数调整等。
5. 自动控制实验：通过实验，验证所学理论知识，提高实际操作能力。
四、实训过程1. 理论学习：通过查阅资料、听讲等方式，了解自动控制的基本原理和常用控制方法。
2. 实验操作：在教师的指导下，进行自动控制系统设计和调试实验。
3. 团队协作：与团队成员共同完成实验任务，培养团队协作精神。
4. 交流讨论：与同学、教师交流学习心得，提高自身综合素质。
五、实训成果1. 掌握了自动控制的基本原理和常用控制方法。
2. 学会了自动控制系统的设计和调试方法。
3. 提高了动手能力和实际操作技能。
4. 培养了团队协作精神和创新意识。
六、实训体会1. 自动控制技术在我国有着广泛的应用前景，学习自动控制技术具有重要意义。
2. 实践是检验真理的唯一标准，通过实训，我对所学理论知识有了更深刻的认识。
3. 团队协作是完成实验任务的关键，学会与他人合作，才能取得更好的成果。
4. 学无止境，在今后的学习和工作中，我将继续努力，不断提高自身素质。
七、总结本次自动控制实训，使我受益匪浅。
通过实训，我对自动控制技术有了更深入的了解，提高了自己的动手能力和实际操作技能。
自动控制实训实验报告
一、实验目的1. 熟悉并掌握自动控制系统的基本原理和实验方法；2. 理解典型环节的阶跃响应、频率响应等性能指标；3. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理自动控制系统是指利用各种自动控制装置，按照预定的规律自动地完成对生产过程或设备运行状态的调节和控制。
本实验主要研究典型环节的阶跃响应和频率响应。
1. 阶跃响应：当系统受到一个阶跃输入信号时，系统输出信号的变化过程称为阶跃响应。
阶跃响应可以反映系统的稳定性、快速性和准确性。
2. 频率响应：频率响应是指系统在正弦输入信号作用下的输出响应。
频率响应可以反映系统的动态性能和抗干扰能力。
三、实验仪器与设备1. 自动控制实验箱；2. 双踪示波器；3. 函数信号发生器；4. 计算器；5. 实验指导书。
四、实验内容与步骤1. 阶跃响应实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入阶跃信号，观察并记录阶跃响应曲线。
（3）分析阶跃响应曲线，计算系统的超调量、上升时间、调节时间等性能指标。
2. 频率响应实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入正弦信号，改变频率，观察并记录频率响应曲线。
（3）分析频率响应曲线，计算系统的幅频特性、相频特性等性能指标。
3. 系统校正实验（1）搭建实验电路，连接好实验箱和示波器。
（2）输入阶跃信号，观察并记录未校正系统的阶跃响应曲线。
（3）根据期望的性能指标，设计校正环节，并搭建校正电路。
（4）输入阶跃信号，观察并记录校正后的阶跃响应曲线。
（5）分析校正后的阶跃响应曲线，验证校正效果。
五、实验结果与分析1. 阶跃响应实验（1）实验结果：根据示波器显示的阶跃响应曲线，计算得到系统的超调量为10%，上升时间为0.5s，调节时间为2s。
（2）分析：该系统的稳定性较好，但响应速度较慢，超调量适中。
2. 频率响应实验（1）实验结果：根据示波器显示的频率响应曲线，计算得到系统的幅频特性在0.1Hz到10Hz范围内基本稳定，相频特性在0.1Hz到10Hz范围内变化不大。
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。
自动原理实验报告总结
一、实验背景自动控制原理是自动化技术领域的基础课程，旨在使学生掌握自动控制的基本理论、分析方法及实验技能。
本次实验通过对典型环节的模拟研究，加深了对自动控制原理的理解和应用。
二、实验目的1. 理解自动控制系统的基本组成和原理；2. 掌握典型环节的数学模型和传递函数；3. 学会运用MATLAB软件进行控制系统仿真；4. 分析典型环节的时域响应和频率响应。
三、实验内容1. 典型环节的数学模型和传递函数；2. 典型环节的时域响应和频率响应；3. MATLAB软件在控制系统仿真中的应用。
四、实验步骤1. 设计典型环节的数学模型和传递函数；2. 利用MATLAB软件进行控制系统仿真；3. 分析仿真结果，验证理论分析的正确性；4. 对仿真结果进行总结和讨论。
五、实验结果与分析1. 一阶环节的时域响应和频率响应（1）时域响应：一阶环节的时域响应为指数函数，其上升时间、稳态误差等性能指标可通过传递函数进行计算。
（2）频率响应：一阶环节的频率响应为斜率为-20dB/dec的直线，相位滞后角为-90°。
2. 二阶环节的时域响应和频率响应（1）时域响应：二阶环节的时域响应为正弦函数，其上升时间、超调量、稳态误差等性能指标可通过传递函数进行计算。
（2）频率响应：二阶环节的频率响应为斜率为-40dB/dec的直线，相位滞后角为-90°。
3. MATLAB软件在控制系统仿真中的应用利用MATLAB软件进行控制系统仿真，可以方便地观察和分析系统的时域响应和频率响应。
通过改变系统参数，可以研究不同参数对系统性能的影响。
六、实验结论1. 通过本次实验，加深了对自动控制原理的理解，掌握了典型环节的数学模型和传递函数；2. 学会了利用MATLAB软件进行控制系统仿真，能够方便地观察和分析系统的性能；3. 了解了系统参数对系统性能的影响，为实际工程应用提供了理论依据。
七、实验体会1. 自动控制原理是自动化技术领域的基础课程，掌握自动控制原理对于从事自动化领域的研究和工程应用具有重要意义；2. 实验是学习自动控制原理的重要手段，通过实验可以加深对理论知识的理解，提高实践能力；3. MATLAB软件在控制系统仿真中具有强大的功能，能够方便地观察和分析系统的性能，为工程应用提供了有力支持。
10个实验PLC自动控制
实验三水塔水位自动控制一、实验目的用PLC构成水塔水位控制系统。
二、实验内容①控制要求当水塔水位低于低水位界（S2为ON表示）且水池水位高于水池低水位界（S4为OFF表示）时，水泵M工作，水塔进水，当水塔水位高于水塔高水位界（S1为ON表示），水泵M关闭。
当水池水位低于低水位界（S4为ON表示）时，水泵M也将关闭,电磁阀Y打开，于是进水（S4为OFF表示水位高于水池低水位界），当水位高于水池高水位界（S3为ON表示），电磁阀关闭。
② I/O分配输入输出I0.1（L3）--------S1 Q0.0-------MI0.2（L4）--------S2 Q0.1-------YI0.3（L1）--------S3I0.4（L2）--------S4实验八三相交流电机控制一、实验目的用PLC构成三相交流电机控制。
二、实验内容①控制要求按下启动按钮SB1,电机运行,且KMY和KM1接通。
按下停止按钮SB3，电机停止运行。
按下切换按钮SB2，电机运行，且KMΔ和KM2接通。
② I/O分配输入：输出：I0.0（启动）------SB1 Q0.0------- KM1 I0.1（转换）------SB2 Q0.1------- KM2 I0.2（停止）------SB3 Q0.2-------KMYQ0.3------- KMΔ实验九全自动液压成型机一、实验目的用PLC构成全自动液压成型机系统。
二、实验内容①控制要求初始状态Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON。
S1=S3=S5=OFF S2=S4=S6=ON。
启动运行按下启动键，系统动作如下：⑴Y2=ON上面油缸的活塞向下运动，使S4=OFF。
⑵该活塞下降到终点时，S3=ON，此时启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C的活塞向左运动。
Y1=Y4=ON时，Y3=OFF,使S2=S6=OFF。
⑶当A缸活塞运动到终点S1=ON,并且C缸活塞也到终点S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回原位。
自控实验报告实验总结
一、实验背景随着现代工业和科技的飞速发展，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
为了使学生更好地理解和掌握自动控制原理及其应用，我们进行了为期两周的自控实验。
本次实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 熟悉自动控制实验的基本原理和方法；2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法；3. 学会运用实验仪器进行实验操作和数据分析；4. 提高团队合作意识和解决问题的能力。
三、实验内容1. 典型环节及其阶跃响应实验本实验通过模拟电路，研究了典型环节（比例环节、积分环节、微分环节）的阶跃响应。
通过改变电路参数，分析了参数对系统性能的影响。
2. 二阶系统阶跃响应实验本实验研究了二阶系统的阶跃响应，通过改变系统的阻尼比和自然频率，分析了系统性能的变化。
3. 连续系统串联校正实验本实验研究了连续系统串联校正方法，通过调整校正装置的参数，使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验本实验利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序，熟悉PID参数对系统性能的影响，通过调节PID参数掌握PID控制原理。
四、实验结果与分析1. 典型环节及其阶跃响应实验通过实验，我们观察到不同环节的阶跃响应曲线。
在比例环节中，随着比例系数的增加，系统的超调量减小，但调整时间增加。
在积分环节中，随着积分时间常数增大，系统的稳态误差减小，但调整时间增加。
在微分环节中，随着微分时间常数增大，系统的超调量减小，但调整时间增加。
2. 二阶系统阶跃响应实验通过实验，我们分析了二阶系统的性能。
在阻尼比小于1时，系统为过阻尼状态，响应速度慢；在阻尼比等于1时，系统为临界阻尼状态，响应速度适中；在阻尼比大于1时，系统为欠阻尼状态，响应速度快。
3. 连续系统串联校正实验通过实验，我们掌握了串联校正方法。
通过调整校正装置的参数，可以使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验通过实验，我们学会了利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
北理工：自动控制实验实验报告汇总
北理工：自动控制实验实验报告汇总控制理论基础实验（基于MATLAB）控制理论基础实验班级：05611001 学号：1120211327 姓名：付予实验时间：周五下午7、8节指导教师：范哲意1控制理论基础实验（基于MATLAB）实验一：控制系统的模型建立一、实验目的1. 掌握利用MATLAB 建立控制系统模型的方法。
2. 掌握系统的各种模型表述及相互之间的转换关系。
3. 学习和掌握系统模型连接的等效变换。
二、实验原理1．系统模型的MATLAB描述 1）传递函数（TF）模型 2)零极点增益(ZPK)模型 3）状态空间（SS）模型 4)三种模型之间的转换2. 系统模型的连接在实际应用中，整个控制系统是由多个单一的模型组合而成，基本的组合方式有串联连接、并联连接和反馈连接。
三、实验内容1. 已知控制系统的传递函数如下2s2?18s?40G(s)?3 2S?5s?8s?6试用MATLAB 建立系统的传递函数模型、零极点增益模型及系统的状态空间方程模型，并绘制系统零极点图。
实验代码： >> num=[2,18,40]; >> den=[1,5,8,6];>> gtf=tf(num,den) >> gzpk=zpk(gtf)2控制理论基础实验（基于MATLAB）>> gss=ss(gtf) >> pzmap(gzpk)实验结果：传递函数模型： gtf =x1 -5 -2 -1.5 x2 4 0 0 >> grid on2 s^2 + 18 s + 40 --------------------- s^3 + 5 s^2 + 8 s + 6零极点增益模型： gzpk =2 (s+5) (s+4) -------------------- (s+3) (s^2 + 2s + 2)状态空间方程模型： gss = a =x1 x2 x3零极点图形：x3 0 1 0 b = u1 x1 4 x2 0 x3 0 c =x1 x2 x3 y1 0.5 1.125 2.5 d = u1 y1 0 3控制理论基础实验（基于MATLAB）2.已知控制系统的状态空间方程如下?0100??0??0010??0??x???ux???0001??0? ????-1-2-3-4???1?y??10200?x试用MATLAB 建立系统的传递函数模型、零极点增益模型及系统的状态空间方程模型，并绘制系统零极点图。
自动控制实训日记总结报告
一、前言随着科技的飞速发展，自动控制技术已成为现代工业生产、交通运输、航空航天等领域不可或缺的核心技术。
为了深入了解自动控制原理及其在实际应用中的重要性，我们进行了为期两周的自动控制实训。
以下是我对本次实训的总结与反思。
二、实训内容与过程本次实训主要分为以下几个部分：1. 理论基础学习：在实训开始前，我们通过查阅资料、课堂讲解等方式，学习了自动控制的基本概念、原理和方法。
这为我们后续的实训操作奠定了坚实的理论基础。
2. 模拟电路实验：在模拟电路实验中，我们学习了利用模拟电路实现自动控制的基本方法。
通过搭建实验电路，我们掌握了PID控制器、比例控制器等基本控制策略，并学会了如何根据实际需求调整控制器参数。
3. 微型锅炉过程控制实验：在微型锅炉过程控制实验中，我们学习了如何利用微型锅炉实验装置实现锅炉的自动控制。
通过观察实验现象、分析实验数据，我们掌握了锅炉压力、温度等参数的自动调节方法。
4. 实训项目操作：在实训项目中，我们分组进行了微型锅炉过程控制实验，并完成了以下任务：- 根据实验要求，搭建微型锅炉实验装置；- 设计并调试PID控制器，实现锅炉压力、温度的自动调节；- 观察实验现象，分析实验数据，总结实验结果。
三、实训成果与体会1. 理论知识与实践操作相结合：通过本次实训，我深刻体会到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实际操作中，才能真正掌握自动控制技术。
2. 团队合作精神：在实训过程中，我们小组分工明确，相互协作，共同完成了实验任务。
这使我认识到团队合作精神在科技创新中的重要性。
3. 问题分析与解决能力：在实训过程中，我们遇到了许多问题，如电路连接错误、参数调整不当等。
通过分析问题、寻找解决方案，我们逐步提高了问题分析与解决能力。
4. 创新意识与创新能力：在实训项目中，我们尝试了多种控制策略，并对实验结果进行了分析。
这使我认识到创新意识与创新能力在科技创新中的关键作用。
四、存在的问题与改进措施1. 理论基础不够扎实：在实训过程中，我们发现部分同学对自动控制理论知识的掌握不够扎实，导致实验操作中出现失误。
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上海电力学院自动控制原理实践报告课名：自动控制原理应用实践题目：水翼船渡轮的纵倾角控制船舶航向的自动操舵控制班级：姓名：学号：水翼船渡轮的纵倾角控制一．系统背景简介水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。
船身底部有支架，装上水翼。
当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。
水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。
通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。
该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。
因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。
当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。
，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。
传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。
有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。
二．实际控制过程某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。
该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。
通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。
该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。
因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。
三．控制设计要求试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。
假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。
本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。
四．分析系统时域1.原系统稳定性分析num=[50];den=[1 80 2500 50];g1=tf(num,den);[z,p,k]=zpkdata(g1,'v');p1=pole(g1);pzmap(g1)分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。
但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。
2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
sys=tf(50,[1 80 2500 50]); t=0:0.1:1000;step(sys,t)分析：上图为输入为单位阶跃信号下的响应曲线，如图可以看出，其调整时间ts=196s，而且超调量为0％。
故其实验结果，不符合要求。
对于系统的时域分析，系统是不稳定的，而且当输入单位阶跃信号时响应不满足题目要求。
因此要添加控制器来满足要求。
五．控制设计一.使用PID控制器进行参数整定在simulink上绘制出加入PID控制器的系统上图为添加PID控制器后的实验原理图（未接扰动）2.由理论知识可知：当增加积分参数Ti时，系统的超调量减小；当Td减小，使得调整时间变短。
3. 先只改变比例环节的系数。
通过相应调P的参数，不断尝试P的取值使得输出稳定，找到最佳参数。
上图为比例环节的系统（已添加扰动）分析：仅在比例环节下作用，超调量为2.76%，调节时间为8.31s。
调整时间过大，与实验要求不符合，故继续进行下一步的调节。
②在加入积分环节，当增加积分参数Ti时，系统的超调量减小。
上图为比例积分环节的系统（已添加扰动）分析：Kp越小，其超调量越大，通过多次调节，得出以上结果。
③最后加入微分环节，当Td减小，使得调整时间变短。
上图为PID控制系统（已添加扰动）分析：通过PID控制系统的调试，最终得出超调量为5.86%，调整时间为1.9s。
具体的数值求法运用程序（见下）g=tf(50,[1 80 2500 50])kp=500Ti=1Td=0.1length(Td)gc=tf(kp*[1.1*Td*Ti Ti+0.1*Td 1],[0.1*Td*Ti Ti 0])ggc=feedback(gc*g,1)step(ggc)hold on；grid on；end其中 kp=500；Ti=1 ；Td=0.1故最终通过PID控制系统的设计完成了实验目的，实验成功通过不断的取数和测试最终得到以下结果。
分析：通过对系统快速性的调整，使得系统满足实验要求船舶航向的自动操舵控制一．船舶自动操舵仪背景船舶操纵的自动舵[1～2]是船舶系统中一个不可缺少的重要设备。
20世纪20年代,美国的Sper2ry和德国的Ansuchz在陀螺罗径研制工作取得实质性进展后分别独立研制出机械式自动舵,它的出现是一个里程碑,它使人们看到了在船舶操纵方面摆脱体力劳动实现自动控制的希望,这种自动舵称为第一代。
20世纪50年代,随着电子学和伺服机构理论的发展及应用,集控制技术和电子器件的发展成果于一体的更加复杂的第二代自动舵问世了,这就是著名的PID舵。
到了60年代末,由于自适应理论和计算机技术得到了发展,人们注意到将自适应理论引入船舶操纵成为可能,瑞典等北欧国家的一大批科技人员纷纷将自适应舵从实验室装到实船上,继而正式形成了第三代自动舵。
从80年代开始,人们就开始寻找类似于人工操舵的方法,这种自动舵就是第四代的智能舵。
智能舵的控制方法有3种,即专家系统、模糊控制和神经网络控制。
随着全球定位系统等先进导航设备在船舶上装备,人们开始设计精确的航迹控制自动舵,这种自动舵能把船舶控制在给定的计划航线上。
二．控制对象建模1. 实践课题船舶航行时是利用舵来控制的，现代的船舶装备了自动操舵仪。
其主要功能是自动的，高精度的保持或者改变船舶航行方向。
当自动操作仪工作时，通过负反馈的控制方式，不断把陀螺罗经送来的实际航向与设定的航向值比较，将其差值放大以后作为控制信号来控制舵机的转航，使船舶能自动的保持或者改变到给定的航行上。
由于船舶航向的变化由舵角控制，所以在航向自动的操舵仪工作时，存在舵机，船舶本身在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。
对于航迹自动操舵仪，还需构成位置反馈。
当尾舵的角坐标偏转δ，会在引起船只在参考方向发生某一固定的偏转ψ，他们之间是由方程可由Nomoto 方程表示：)*21(*)*11(*3T 1k -s T s T s +++=）（δψ&。
传递函数有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。
由此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向于一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。
把掌舵齿轮看成一简单的惯性环节，即方向盘转动的角度引起尾舵的偏转。
将系统合成。
如图1：图1 自动操舵控制系统已知某950英尺长的中型油轮，重150000t ，其航向受控对象的表达式为）（00041.0s )042.0)(091.0()028.0(10*325.1)(6p -+++=-s s s s s G ,罗盘（传感器）的参数为1。
要求：试设计一个控制器Gc(s)代替原来的比例控制器，使得控制系统的性能指标满足要求：超调量小于5%，调整时间小于275s.2.建模：以看出，传递函数中存在一个右半平面的极点，可以得知该系统是不稳定的。
结合实际情况可以得出原因，就是在大多数情况下，船舶航行的航向都是不稳定的。
这意味着，如果船舶以直线航行，并把出船舵固定在对应的位置，那么航向最终会发生偏离。
因为与不稳定性相关的时间常数是非常大的，所以就需要一个人在发生航向偏差因此，为了这个极点，小组内讨论得出一个结论，就是在这个修改控制系统得出如下控制系统图2：图2 修改后的控制器三．控制对象特性分析当船舶偏航以后，将船舶转回原航向所需时间较长，在航向自动控制系统中引入微分控制，保证偏舵速度与偏舵角，从而能较好的克服船舶惯性，提高航向精度。
只要调整微分系数Td可实现对船舶回航快速性的调整；船舶航行时，由于受到风、流合力的作用，或船舶装载的不对称性等因素形成一舷持续力矩，使船舶偏航。
此时偏航角很小，在航角灵敏度内，但这种很小的偏差角会引起偏航。
为此自动舵设置一个积分环节，依靠偏航角的积累值，自动的使舵叶从船首尾线偏转一个角度，从而产生一个恒定的转船力矩，恰好抵消外界的恒定持续力矩的作用，这就是积分环节，适当调节Ti即可解决偏航问题四．PID控制策略的确定与实现1.确定内反馈K2的值：n1=[1];d1=[1,0.091];G01=tf(n1,d1)z=[-0.028];p=[-0.042,0.00041];k=1.325e-006;[nm1,dm1]=zp2tf(z,p,k)G02=tf(nm1,dm1)G03=series(G01,G02);k2=1000:1000:5000for i=1:length(k2)G04=feedback(G03,k2(i))n2=1;d2=[1 0];G05=tf(n2,d2);G06=series(G04,G05);k=20;G07=series(G06,k);G08=feedback(G07,1);step(G08);grid on;hold on;end legend('k2=1000','k2=2000','k2=3000','k2=4000','k2=5000')图3 不同K2值的阶跃响应曲线分析：K2的值越大越利于系统的稳定2.调试K2=1000的系统：1）比例控制：根据衰减震荡法的基本思路，首先控制积分环节和微分环节不发生作用，单独调整比例参数，直到出现4:1衰减比得kp=48n1=[1];d1=[1,0.091];G01=tf(n1,d1)z=[-0.028];p=[-0.042,0.00041];k=1.325e-006;[nm1,dm1]=zp2tf(z,p,k)G02=tf(nm1,dm1)G03=series(G01,G02);G04=feedback(G03,1000)n2=1;d2=[1 0];G05=tf(n2,d2);G06=series(G04,G05);kp=48;G07=series(G06,kp)；G08=feedback(G07,1);step(G08);grid on;hold on;图4 衰减比为4：1的衰减曲线分析： Kp=48，Tk=286s2）PID:Kp=60,ti=85.8;td=28.6z=[-0.028];p=[-0.042,-0.091,0.00041];k=1.325e-006; [nm1,dm1]=zp2tf(z,p,k);G01=tf(nm1,dm1); %Gp(s)G02=feedback(G01,1000);n2=1;d2=[1 0];G03=tf(n2,d2);G04=series(G02,G03); %右半部分n3=1;d3=[85.8 0]; %PID控制G05=tf(n3,d3);n4=[28.6 0];d4=[2.86 1];G06=tf(n4,d4);G07=parallel(G05,G06);G08=parallel(G07,60);G09=series(G08,G04);G10=feedback(G09,1);step(G10)图5 PID控制的响应分析：此时超调量和调整时间还不满足要求，反复调节各参数，很难符合要求所以跟换了K2的数值，改为5000K2=5000：3）调节参数：Kp:z=[-0.028];p=[-0.042,-0.091,0.00041];k=1.325e-006;[nm1,dm1]=zp2tf(z,p,k);G01=tf(nm1,dm1); %Gp(s)G02=feedback(G01,1000);n2=1;d2=[1 0];G03=tf(n2,d2);G04=series(G02,G03); %右半部分n3=1;d3=[85.8 0]; %PID控制G05=tf(n3,d3);n4=[28.6 0];d4=[2.86 1];G06=tf(n4,d4);G07=parallel(G05,G06);k=20:20:90for i=1:length(k)G08=parallel(G07,k(i));G09=series(G08,G04);G10=feedback(G09,1);figure(1)step(G10)hold onendlegend('20','40','60','80')图6 调节PID的比例范围响应曲线同样调节Ti和Td得Ti=355.8，Td=1208.6，Kp=20。