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自动控制原理实验座位安排 控制系统的时域与频域特性分析 实验考核 1、实验报告（预习报告、实验报告）； 2、综合测评（思考题、实验操作） 。 实验报告具体要求 一、实验名称：严格按照封皮上的实验名称填写 二、实验目的：见讲义 三、实验环境：计算机、自动控制原理实验箱 四、实验内容与实验步骤 实验内容、原理、原理图分析及具体实验步骤。 实验内容与实验步骤按讲义中所要求的写 五、实验过程分析 详细记录在实验过程中发生的故障和问题，并进行故障分析，说明故障排除的过程及方法。 根据具体实验，记录、整理相应数据表格、绘制曲线、波形图等，并进行误差分析。 曲线要有坐标轴名称、刻度、单位、图题（曲线名称） 数据要求有单位 六、实验结果总结 对实验结果进行分析，完成思考题目，总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见。 按照实验目的中的条目进行实验结果总结。 另外用A4纸写实验报告，上侧装订；曲线用坐标纸，相应曲线要用对数坐标纸；图表必须规范（包括打印曲线不规范处，也要按规范修改） 自动控制原理实验箱说明 HEUAC-F2型控制理论模拟实验装置由计算机（实验软件）、A/D D/A接口板、模拟实验台和打印机组成。 实验软件的使用方法 注意事项 1、注意电缆的连接是否牢靠；通讯电缆必须连在COM2上。 2、在再次点选“开始采样”按钮前以及对线路进行更改前，必须将实验箱电源关闭。 3、按照要求填写相应内容，注意填写值的真正的数值范围。 4、在数据没有采集完成时不要再点选其他的实验项目，以免引起采集装置的工作混乱。 5、出现问题可以按先将实验箱电源关闭，重现再做；如果仍不可以将软件退出，则重新运行。 6、实验中，测量点可能由于倒相器的作用（每加一个运算放大器构成的环节就对前级做了一次倒相），输出值可能是，若想测得真正的输出点，可以在之后串联一个增益为1的比例环节，比例环节的输出即为的正输出。 1. 典型环节的阶跃响应 预习思考题一 1、控制系统常用的输入信号有哪些？ 2、什么是控制系统的动态过程？什么是 控制系统的稳态过程？ 3、系统的动态性能指标有哪些？ 4、试写出惯性环节、积分环节的传递函 数，并作出相应的阶跃响应曲线图。 预习思考题一 答案 1、控制系统的典型输入信号有哪些？ 答：单位阶跃、斜坡、加速度、脉冲、正弦函数。 2、什么是控制系统的动态过程？什么是控制系统的稳态过程？ 答：系统在典型输入信号作用下，系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。 系统在典型输入信号作用下，当时间t趋于无穷时，系统输出量的表现方式。 3、系统的动态性能指标有哪些？ 答：延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超条量。 4、试写出惯性环节、积分环节的传递函数，并作出相应的阶跃响应曲线图。 答： 一、实验目的 1.掌握自动控制原理实验箱的使用方法； 2.学习典型环节的电路构成，了解电路参数对环节特性的影响； 3.学习系统阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数； 4.通过对典型电路分析和实验，学习用电路搭建系统模型(传递函数)。 2. 二阶系统阶跃响应 预习思考题二 1、试写出典型二阶系统的闭环传递函数。 2、试画出当取不同典型值的二阶系统的阶跃相应曲线图。 3、如何从二阶系统阶跃相应曲线图上求出动态性能指标。 4、如下图模拟电路，求出给定系统的传递函数。（要求写出详细步骤）并做出系统的理论响应曲线。 一、实验目的 5、研究二阶系统的两个重要参数：阻尼比和无阻尼自然频率对动态性能的影响。 6、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数参数的方法。 二、实验内容 见实验指导书。 实验思考题已知如图的系统，思考下列问题： 1、求出给定系统的传递函数。（要求写出详细步骤） 2、由实验曲线读出超调量和调整时间，求出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较，分析实验误差原因。 3、 取阻尼比为0，实验所的曲线是否和理论相同，说明理由。 4、当系统处于过阻尼时，所得到的实际曲线和理论曲线会产生很大的误差，分析其原因。 二阶系统模拟电路图 3.控制系统稳定性分析 预习思考 1、研究控制系统的稳定性有什么意义？ 2、什么是系统的稳定性？ 3、判断系统的稳定性有哪些方法？ 4、线性系统稳定的充分必要条件是什么？ 5、如何通过系统阶跃响应曲线判断系统是否稳定？ 预习思考参考答案 1、研究控制系统的稳定性有什么意义？ 稳定性是控制系统正常工作的首要条件。因此，分析系统的稳定性，并提出保证系统稳定的条件，是设计控制系统的基本要求。 2、什么是系统的稳定性？ 线性系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零（原平衡工作点），称系统渐进稳定；反之，若在初始扰动影响下，系统的动态过程随时间的推移而发散，则称系统不稳定。 3、