【正文】 理實驗說明書 實驗的目的：學習掌握直流電動機速度控制的原理、方法，通過實驗加深對控制理論的理解；學習掌握控制系統(tǒng)設計、綜合的常用方法。調(diào)節(jié)電動機電樞電壓改變電動機轉速：轉速給定信號由一個兩端接正負 12V 的電位器構成。電位器滑動端輸出正電壓時使電動機正轉，輸出負電壓時使電動機反轉。 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。功率驅動模塊固定在機械裝置的底座上。將該信號經(jīng)放大反饋至輸入端， 形成一個按電流補償?shù)碾娐贰? 3)觀察按電流補償控制系統(tǒng)抗負載干擾的能力，記錄實驗數(shù)據(jù)。此時系統(tǒng)無積分環(huán)節(jié)，為 0 型系統(tǒng)。 3)當系統(tǒng)穩(wěn)定時，改變電動機負載，觀察負載變化對電動機轉速影響。 5)根據(jù)以上要求寫出實驗步驟。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)當系統(tǒng)穩(wěn)定時，觀察 A、 B點電壓，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)進行比較。 2)觀察實驗現(xiàn)象，寫出實驗步驟。 3)實驗現(xiàn)象、實驗電路報告交實驗室指導老師和任課教師各一份。 2)兩人一組進行實驗，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)校正實驗（提高部分，選做） 在 I 型控制系統(tǒng)實驗中，當開環(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，使得 I型控制系統(tǒng)的開環(huán)增益增大。由于所選電動機額定力矩較小， 因此所施加在慣性盤上的力不能太大。 實驗要求： 1)設計 I 型電動機轉速控制系統(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。為了便于觀察轉速的變化，可以用電壓表測量測速發(fā)電機輸出電壓。 2)讓系統(tǒng)形成負反饋，調(diào)節(jié)開環(huán)增益，觀察電動機響應。 5)根據(jù)以上要求寫出實驗步驟。 實驗要求： 1)分析按電流補償?shù)脑?，設計按電流補償?shù)目刂齐娐贰ｉ_環(huán)增益通過運算放大器 LM347構成的反 相放大器進行調(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 率輸出到電動機的端子。實驗時注意觀察負載電流（電流取樣電阻上的電壓）及轉速（測速發(fā)電機輸出）變化。 定義電動機順時針轉動為正轉，逆時針轉動為反轉。經(jīng)過推證可以得到下面兩條結論： 1)當電動機負載恒定時，直流電動機轉速與電樞兩端電壓成線性關系。 K根據(jù)單位負反饋系統(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 標準二階系統(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)的單位階躍響應在不同的特征參量下有不同的響應曲線。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 1）階躍響應 ①求系統(tǒng)階躍響應的指令有： 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（如階躍響應、脈沖響應和斜坡響應）。 三、實驗步驟： 1．觀察函數(shù) step()函數(shù)和 impulse()的調(diào)用格式，假設系統(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 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：自動控制原理實驗報告 北京交 通大學 自動控制原理研究性學習報告 —— 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 軟件來實現(xiàn)對自動控制系統(tǒng)建模、分析與設計、仿真的方法。 階躍響應曲線： 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= 由以上實驗結果，得到校正裝置作用：超前校正的是利用超前校正網(wǎng)絡的相位超前特性來增大系統(tǒng)的相位裕量，以達到改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應的目的。 s 接通，重復步驟 9,將兩次所測的波形進行比較。檢查無誤后接通電源。在參數(shù)設置對話框中設置相應的實驗參數(shù)后鼠標單擊確認等待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)結構圖如圖 52 圖圖 5522 超前校正系統(tǒng)結構圖 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 s 斷開對應未校狀態(tài)，接通對應滯后校正。 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、根軌跡與虛軸的交點處的關鍵參數(shù)，并與前面所得的結果進行校對驗證。（要求寫出指令，并給出結果。 實驗內(nèi)容根軌跡繪制的指令法、交互界面法；復平面極點分布和系統(tǒng)響應的關系。 （（ 3） ） 調(diào)節(jié)自然頻率與阻尼比，要求： Trstep(G,6) 自然頻率 = 實驗二線性系統(tǒng)的根軌跡研究 實驗目的 （（ 1） ） 考察閉環(huán)系統(tǒng) 根軌跡的一般形成規(guī)律。 脈沖響應： T=1s T=3S 階躍響應 : T=1s T=7s 斜坡響應 : T=1s T=3s