【正文】 理實(shí)驗說明書 實(shí)驗的目的：學(xué)習(xí)掌握直流電動機(jī)速度控制的原理、方法，通過實(shí)驗加深對控制理論的理解；學(xué)習(xí)掌握控制系統(tǒng)設(shè)計、綜合的常用方法。調(diào)節(jié)電動機(jī)電樞電壓改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速給定信號由一個兩端接正負(fù) 12V 的電位器構(gòu)成。電位器滑動端輸出正電壓時使電動機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出負(fù)電壓時使電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 另一個是功率模塊，它與外部電路的接口 由電源輸入端子和信號輸入輸出端子組成。功率驅(qū)動模塊固定在機(jī)械裝置的底座上。將該信號經(jīng)放大反饋至輸入端， 形成一個按電流補(bǔ)償?shù)碾娐贰? 3)觀察按電流補(bǔ)償控制系統(tǒng)抗負(fù)載干擾的能力，記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)。此時系統(tǒng)無積分環(huán)節(jié)，為 0 型系統(tǒng)。 3)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，改變電動機(jī)負(fù)載，觀察負(fù)載變化對電動機(jī)轉(zhuǎn)速影響。 5)根據(jù)以上要求寫出實(shí)驗步驟。得到系統(tǒng)最大穩(wěn)定工作時的開環(huán)增益值，并記錄此時的開環(huán)增益。 4)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，觀察 A、 B點(diǎn)電壓，看是否相等，為什么？調(diào)節(jié)輸入 電壓大小，觀察 A、 B 間電壓差異變化，與 0 型系統(tǒng)進(jìn)行比較。 2)觀察實(shí)驗現(xiàn)象，寫出實(shí)驗步驟。 3)實(shí)驗現(xiàn)象、實(shí)驗電路報告交實(shí)驗室指導(dǎo)老師和任課教師各一份。 2)兩人一組進(jìn)行實(shí)驗，自由組合。 圖六 I 型控制系統(tǒng)參考電路 五、 I 型控制系統(tǒng)校正實(shí)驗（提高部分，選做） 在 I 型控制系統(tǒng)實(shí)驗中，當(dāng)開環(huán)增益變大時系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩（不穩(wěn)定），在保證系統(tǒng)為 I 型系統(tǒng)的前提下，試引入校正技術(shù)，使得 I型控制系統(tǒng)的開環(huán)增益增大。由于所選電動機(jī)額定力矩較小， 因此所施加在慣性盤上的力不能太大。 實(shí)驗要求： 1)設(shè)計 I 型電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)電路，要求能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)開環(huán)增益，計算電路參數(shù)，并說明計算方法。為了便于觀察轉(zhuǎn)速的變化，可以用電壓表測量測速發(fā)電機(jī)輸出電壓。 2)讓系統(tǒng)形成負(fù)反饋，調(diào)節(jié)開環(huán)增益，觀察電動機(jī)響應(yīng)。 5)根據(jù)以上要求寫出實(shí)驗步驟。 實(shí)驗要求： 1)分析按電流補(bǔ)償?shù)脑?，設(shè)計按電流補(bǔ)償?shù)目刂齐娐?。開環(huán)增益通過運(yùn)算放大器 LM347構(gòu)成的反 相放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中 J1為功率模塊電源 輸入端子， J2為信號輸入輸出端子， J4為功 率輸出到電動機(jī)的端子。實(shí)驗時注意觀察負(fù)載電流（電流取樣電阻上的電壓）及轉(zhuǎn)速（測速發(fā)電機(jī)輸出）變化。 定義電動機(jī)順時針轉(zhuǎn)動為正轉(zhuǎn)，逆時針轉(zhuǎn)動為反轉(zhuǎn)。經(jīng)過推證可以得到下面兩條結(jié)論： 1)當(dāng)電動機(jī)負(fù)載恒定時，直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞兩端電壓成線性關(guān)系。 K根據(jù)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)模型 G(s) (s 2)(s 4)(s2 6s25)可以求的閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程式為： D(s) s4 12s3 69s2 198s 200 K 0 則其勞斯陣列為： 198 12 (200 K) K69198200K0200 K s1s0 根據(jù)穩(wěn)定條件 : 198 12 (200 K)＞ 0。text(4,39。text(2,39。 text(1,39。text(,39。t=[0::5]。den1=[]。num1=[001]。 圖 12ζ不同時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線 text(,39。text(,39。text(,39。text(,39。text(2,39。t=[0::5]。den2=[114]。 2 n對二階系統(tǒng)性能的影響 標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 2 nC(s) 2 2R(s)s 2 ns n 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)在不同的特征參量下有不同的響應(yīng)曲線。den=[1,4,6,4,1,0]。plot(t,y)。t=[0::10]。用 MATLAB求控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng) 1）階躍響應(yīng) ①求系統(tǒng)階躍響應(yīng)的指令有： step(num,den,t)時間向量 t 的范圍可以由人工給定（例如t=0::10） 在 MATLAB 程序中，先定義 num,den 數(shù)組，并調(diào)用上述指令，即可生成單位階躍輸入信號下的階躍響應(yīng)曲線圖。為了研究控制系統(tǒng)的時域特性，經(jīng)常采用瞬態(tài)響應(yīng)（如階躍響應(yīng)、脈沖響應(yīng)和斜坡響應(yīng)）。 三、實(shí)驗步驟： 1．觀察函數(shù) step()函數(shù)和 impulse()的調(diào)用格式，假設(shè)系統(tǒng)的傳遞函 s2 3s 7 數(shù)模型為 G(s) 4，可以用幾種方法繪制出系統(tǒng)的階 s 4s3 6s2 4s 1躍響應(yīng)曲線？試分別繪制。3．熟練掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性的判斷方法。break。即 Wc ’ = √ w1w2=w1 √ rd 若 認(rèn) 為 Wc ’ /w11,Wc ’/)m=i。 由 A(wc)=20/[wc√ (1+(wc/2)^2]=1。 分別畫出校正前，校正后和校正裝置的幅頻特性圖。 畫出未校正系統(tǒng)的根軌跡圖，分析閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定。 第三篇：自動控制原理實(shí)驗報告 北京交 通大學(xué) 自動控制原理研究性學(xué)習(xí)報告 —— 基于 MATLAB軟件的系統(tǒng)建模分析與校正 譚堃 15221309田斌 15221310努爾夏提 15221305張雪程 13222028 摘要 本文利用 MATLAB 軟件來實(shí)現(xiàn)對自動控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計、仿真的方法。 階躍響應(yīng)曲線： 串聯(lián)超前校正前： 串聯(lián)超前校正后： 圖 圖 串聯(lián)滯后校正前： 串聯(lián)滯后校正后： 圖 圖 串聯(lián)超前校正前： G（ s） = Wc=， V=17度 串聯(lián)超前校正后： G（ s） = Wc=25rad/s， V=65度 串聯(lián)滯后校正前： G（ s） = Wc= 串聯(lián)滯后校正后： G（ s） = Wc= 由以上實(shí)驗結(jié)果，得到校正裝置作用：超前校正的是利用超前校正網(wǎng)絡(luò)的相位超前特性來增大系統(tǒng)的相位裕量，以達(dá)到改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的目的。 s 接通，重復(fù)步驟 9,將兩次所測的波形進(jìn)行比較。檢查無誤后接通電源。在參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待p和調(diào)節(jié)時間 ts。檢查無誤后接通電源。 ,通信正常繼續(xù)。 圖圖 5511 超前校正電路圖 （ 2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 52 圖圖 5522 超前校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中 Gc1（ s） =2 2（ +1） Gc2（ s） = +1 2．串聯(lián)滯后校正（ 1） 模擬電路圖如圖 53，開關(guān) s 斷開對應(yīng)未校狀態(tài)，接通對應(yīng)滯后校正。 的取值范圍。 （（ 4） ） 用利用 SISOTOOL 交互界面，獲取和記錄根軌跡分離點(diǎn)、根軌跡與虛軸的交點(diǎn)處的關(guān)鍵參數(shù)，并與前面所得的結(jié)果進(jìn)行校對驗證。（要求寫出指令，并給出結(jié)果。 實(shí)驗內(nèi)容根軌跡繪制的指令法、交互界面法；復(fù)平面極點(diǎn)分布和系統(tǒng)響應(yīng)的關(guān)系。 （（ 3） ） 調(diào)節(jié)自然頻率與阻尼比，要求： Trstep(G,6) 自然頻率 = 實(shí)驗二線性系統(tǒng)的根軌跡研究 實(shí)驗?zāi)康? （（ 1） ） 考察閉環(huán)系統(tǒng) 根軌跡的一般形成規(guī)律。 脈沖響應(yīng)： T=1s T=3S 階躍響應(yīng) : T=1s T=7s 斜坡響應(yīng) : T=1s T=3s