杭电自控实验报告记录
杭州电子科技大学自动控制原理实验报告(DOC)
自动控制原理实验报告班级： __________学号： ______________姓名： ______________指导老师：3.1.1典型环节的模拟研究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：G(S)_U o(S)_K K -尺：单位阶跃响应：U(t)=KU i(S)R o按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。
R0R1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4V0.50.5050K200K1V4 3.92计算號式，UlrE 十|u.O £tU I「Ulrf —[J D Ufcr3 ED EL B2E3 P1H P340375图1 比例：R0=200, R1= 100，Ui=4V巫一□4V2 Q3¥L 13Q0 B6Hz 2 Q3¥T L 99^ 4.005V Z QJ1V 2.031V■ Fl 亘二 1. l：30 i D BBKt 4.023¥0047 3. 9B7 4.0637 Z.M1V 2.03212 燈-Y1册泌l/02-xl)绘大值屋＜1、晅握帼Y1「劇崖电压「季点轻制CH1亠采擇周朝T=OV-SV「时词呈程 -------------- 显示方式图3-1-2典型惯性环节模拟电路按下表改变图3-1-2所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入实验报告。
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 200K1u 4V 1 1.0 0.2 0.2 50K1u1V43.90.20.22).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周朋性拒那波信号B5 OUT 口200 K3-1-2所示。
K1 200KIK A5A10KA5BU 。
10KI I —1OUTBU O (S) _ KR i 传递函数：G (S) 0K- T =R 1C U i (S) i +rsR ot单位阶跃响应：U o (t) =K(1 -e 下)图 2 比例：R0=50, R1=200, Ui=1V典型积分环节模拟电路如图3-1-3所示。
杭电自控实验报告
自动控制原理实验报告班级：12063012姓名：成思屹学号：3.1典型环节的模拟研究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。
（1）观察比例环节的阶跃响应曲线R0 R1 输入Ui比例系数K计算值测量值200K 100K 4V 0.5 200K 4V 150K 100K 2V 2 200K 1V 4截图依次如下：（2）观察惯性环节的阶跃响应曲线R0 R1 C 输入Ui比例系数K 惯性常数K 计算值测量值计算值测量值200K 200K 1U4V1 0.2 2U 1 0.450K 100K1U2V 2 0.1 200K 1V 4 0.2截图依次如下：（3）观察积分环节的阶跃响应曲线 R0 C输入Ui 积分常数Ti 计算值 测量值200K 1U1U 2U100K 1U2U截图依次如下：（4）观察比例积分环节的阶跃响应曲线R0 R1 C 输入Ui比例系数K 积分常数Ti计算值测量值计算值测量值200K200K1U1V12U 1100K1U 22U 2截图依次如下：3.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性一、实验目的1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及I型二阶闭环系统的传递函数标准式。
2.研究I型二阶闭环系统的结构参数——无阻尼振荡频率，阻尼比对过渡过程的影响。
3.掌握欠阻尼I型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP,TS的计算。
4.观察和分析I型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP值，并与理论计算值做对比。
（1）计算和观察被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告（2）画出阶跃响应曲线，测量超调量Mp，峰值时间tp填入实验报告截图如下：第一张为T=0.1时，Mp的计算；第二张为T=0.1时，tp 计算；第三张为T=0.3时，Mp的计算；第四张为T=0.3时，tp 计算。
杭电《过程控制系统》实验报告分析解析
实验时间：5月25号序号：杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：自动化仪表与过程控制实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验名称：上水箱液位PID整定实验实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验指导教师：尚群立学生姓名：俞超栋学生学号：09061821实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的（1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
（2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二．实验设备AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。
三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：丹麦泵电动调节阀V1DCS控制系统手动输出hV2Q1Q2图1-1、 单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。
然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法。
不同的模型结构，有不同的图解方法。
单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞)0 T式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：当t=T 时，则有：h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e-t/T)当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。
杭电自动化专业计算机控制系统实验报告
实验一、常规PID控制算法仿真仿真框图如下实验参数：shiyanpid Ts=0.1s，b为班号1～5，x为学号后2位，1～45实验要求：（1）画Simulinnk框图（2）设计或凑试PID三个参数，进行仿真（3）使稳态误差为0，且动态性能较满意仿真框图：实验分析：b=1,x=15。
比例系数Kp增大时系统动作灵敏，响应速度加快，过大会使振荡次数增加，系统趋向不稳定，这里取120。
积分环节可以消除稳态误差，Ti减小，系统振荡次数增加，这里取Ki为150。
微分环节可以改善系统动态性能，减小超调和调节时间，这里取Kd为10。
系统在2秒内达到稳态。
实验二、积分分离PID控制算法仿真实验参数：shiyanpidjffl Ts=0.1s，b为班号1～5，x为学号后2位，1～45实验要求：（1）画Simulinnk框图（2）使稳态误差为0，且动态性能较满意（3）尝试不同的积分分离的阈值（比如ε＝0，0.1，0.2，……，0.9，1），观察阶跃响应，并确定最佳的阈值实验框图：翻译后Switch模块的说明：如果2输入满足规则，则1通道通过，否则3输入通过。
输入被标号。
1输入通过规则是输入2（偏差e)大于或等于阀值。
第一三输入为数据输入，第二输入为控制输入。
原理：|e(k)|<=ε,ki起作用|e(k)|>ε,ki不起作用，由于阶跃输入，(treshhold )ε＝0.1，0.2，……，0.9，1。
由于参数原因去kp=50,ki=kd=0时，曲线最好为了体现ε的作用，积分值不取0，改为Ki=10取不同ε后的曲线ε=0.1ε=0.5ε=1分析：ε=0.1时曲线最好，ε过大起不到积分分离的作用，比如ε=1，总会存在积分作用，ε过小可能是控制不能跳出积分分离的区域，从而只存在PD作用，长时间存在静差。
实验三、不完全微分PID控制算法仿真1、不完全微分PID控制器的阶跃响应实验参数：Shiyanpidbwqwfstep Ts=0.1s，仿真时间设为10s,5s,3s P=1 I=1 D=1滤波器参数a=0.1，0.2，……，0.8，1.2，实验框图：框图1：积分输出：微分输出：可见微分只在第一个单位时间有相应，而且较大框图2：a=0.1时a=0.5时：a=1时：分析：引入惯性环节后，对微分环节对阶跃响应有明显的改善作用。
自控实验报告
自控实验报告自控实验报告引言：自控是指个体能够自主地控制和管理自己的行为、情绪和思维，以达到预期的目标。
自控能力对于个人的成长和成功至关重要，因此，本实验旨在探究自控能力的培养方法及其对个体的影响。
实验设计：本实验采用了随机分组设计，将参与者分为实验组和对照组。
实验组接受了自控训练，而对照组则没有接受任何干预。
实验组的训练内容包括目标设定、时间管理、情绪调控和自我激励等方面的技巧。
实验过程：实验组的参与者在训练期间每天进行自控训练，包括设定每日目标、制定时间表、记录情绪变化和给予自我奖励等。
对照组的参与者则按照平时的生活方式进行。
实验总共持续了四个星期。
实验结果：通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：1. 自控训练能够显著提升参与者的自控能力。
实验组的参与者在自控能力测试中表现出更好的成绩，包括更好的情绪调控能力、更高的目标达成率和更好的时间管理能力。
2. 自控训练对于参与者的生活质量有积极影响。
实验组的参与者在训练结束后，报告了更高的满意度和幸福感。
他们更能够控制自己的情绪，更有条理地安排时间，并且更能够实现自己的目标。
3. 自控训练对于个体的长期发展具有重要意义。
通过训练，参与者学会了如何制定目标、克服困难和保持自我激励。
这些技能对于个人的学习、工作和人际关系都具有重要意义。
讨论：本实验结果表明，自控训练对于个体的自控能力和生活质量具有显著影响。
然而，我们也要注意到，自控能力的培养是一个长期的过程，需要持续的努力和实践。
在实际应用中，我们可以结合自控训练和其他方法，如心理咨询和行为疗法，来提升个体的自控能力。
结论：自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，提高生活质量。
在现代社会，自控能力对于个人的成功和幸福至关重要。
因此，我们应该重视自控能力的培养，并积极采取措施来提升自己的自控能力。
总结：通过本实验的设计和实施，我们深入了解了自控能力的培养方法及其对个体的影响。
自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，并提高生活质量。
杭电《过程控制系统》实验报告
实验时间：5月25号序号：杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：自动化仪表与过程控制实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验名称：上水箱液位PID整定实验实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验指导教师：尚群立学生姓名：俞超栋学生学号：09061821实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的（1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
（2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二．实验设备AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。
三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：丹麦泵电动调节阀V1DCS控制系统手动输出hV2Q1Q2图1-1、 单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。
然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法。
不同的模型结构，有不同的图解方法。
单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞)0 T式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：当t=T 时，则有：h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e-t/T)当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。
自动控制原理实验报告 (频率特性测试)
自动控制原理实验报告（三）
频率特性测试
一．实验目的
1．了解线性系统频率特性的基本概念。
2．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）的构造及绘制方法。
二．实验内容及步骤
被测系统是一阶惯性的模拟电路图见图3-2-1，观测被测系统的幅频特性和相频特性，填入实验报告。
本实验将正弦波发生器（B4）单元的正弦波加于被测系统的输入端，用虚拟示波器观测被测系统的幅频特性和相频特性，了解各种正弦波输入频率的被测系统的幅频特性和相频特性。
图3-2-1 被测系统的模拟电路图
实验步骤：
（1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入。
（2）构造模拟电路。
三．实验记录：
ω
ω=1
ω=1.6
ω=3.2
ω=4.5
ω=6.4
ω=8
ω=9.6
ω=16
实验分析：
实验中，一阶惯性环节的幅频特性)(ωL ，相频特性)(ωϕ随着输入频率的变化而变化。
惯性环节的时间常数T 是表征响应特性的唯一参数，系统时间常数越小，输出相应上升的越快，同时系统的调节时间越小。
《自动控制原理》课程实验报告(范例)
《自动控制原理》课程实验报告姓名： 班级： 学号： 实验时间： 实验成绩： 一、 实验目的：1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量ζ和ωn 对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、 实验要求：1．根据实验步骤，写出调试好的MATLAB 语言程序，及对应的MATLAB 运算结果。
2．记录各种输出波形，根据实验结果分析参数变化对系统的影响。
3．总结判断闭环系统稳定的方法，说明增益K 对系统稳定性的影响。
三、 实验步骤：1．观察函数step( )函数和impulse( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为146473)(2342++++++=s s s s s s s G ，可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。
2．对典型二阶系统2222)(nn ns s s G ωζωω++= 1）分别绘制出ωn =2(rad/s),ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响。
2）绘制出当ζ=0.25，ωn 分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数ωn 对系统的影响。
3．单位负反馈系统的开环模型为)256)(4)(2()(2++++=s s s s Ks G ，试判断系统的稳定性，并求出使得闭环系统稳定的K 值范围四、 实验结果与结论时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。
为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。
本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。
1．用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。
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杭电自控实验报告记录
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自动控制原理实验报告
班级：12063012
姓名：成思屹
学号：
3.1典型环节的模拟研究
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。
（1）观察比例环节的阶跃响应曲线
R0 R1 输入Ui
比例系数K
计算值测量值
200K 100K 4V 0.5 200K 4V 1
50K 100K 2V 2 200K 1V 4
截图依次如下：
（2）观察惯性环节的阶跃响应曲线
R0 R1 C 输入Ui
比例系数K 惯性常数K 计算值测量值计算值测量值
200K 200K 1U
4V
1 0.
2 2U 1 0.4
50K 100K
1U
2V 2 0.1 200K 1V 4 0.2
截图依次如下：
（3）观察积分环节的阶跃响应曲线 R0 C
输入Ui 积分常数Ti 计算值 测量值
200K 1U
1U 2U
100K 1U
2U
截图依次如下：
（4）观察比例积分环节的阶跃响应曲线
R0 R1 C 输入Ui
比例系数K 积分常数Ti
计算值测量值计算值测量值
200K
200K
1U
1V
1
2U 1
100K
1U 2
2U 2
截图依次如下：
3.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性
一、实验目的
1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及I型二阶闭环系统的传递函数标准式。
2.研究I型二阶闭环系统的结构参数——无阻尼振荡频率，阻尼比对过渡过程的影响。
3.掌握欠阻尼I型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP,TS的计算。
4.观察和分析I型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP值，并与理论计算值做对比。
（1）计算和观察被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告
积分常数Ti惯性常数T 增益K计算值
10.1 0.2 0.3
0.20.1
（2）画出阶跃响应曲线，测量超调量Mp，峰值时间tp填入实验报告
增益K (A3)
惯性
常数
T
（A3)
积分
常数
Ti
（A2)
自然
频率
计算值
阻尼比
计算值
超调量Mp（％）峰值时间tp
计算值测量值计算值测量值
25 0.1
1 0.3
截图如下：
第一张为T=0.1时，Mp的计算；第二张为T=0.1时，tp 计算；
第三张为T=0.3时，Mp的计算；第四张为T=0.3时，tp 计算。
3.2线性控制系统的频域分析
3.2.1频率特性测试
一、实验目的：
1.了解线性系统的频率特性的基本概念
2.了解和掌握对数幅频和相频曲线（伯德图）的构造及绘制方法观测幅频特性和相频特性，填入实验报告
输入频率
Hz
幅频特性相频特性
计算值测量值计算值测量值
1.6
4.5
8
12.5
16
幅频特性曲线、相频特性曲线的绘制：截图依次如下：
3.3线性系统的校正与状态反馈
3.3.1频域法串联超前校正
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
相位裕度（设计目标）
测量值
相位裕度超调量峰值时间
40度
超前校正网络的设计：截图如下：。