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PAGE  PAGE 9 《自动控制原理》 预习报告指导书 电气工程与信息工程学院 专业实验室 2006年 实验一预习报告 了解自动控制原理实验设备组成。 熟悉实验箱上硬件资源。 根据实验指导书熟悉自动控制系统模拟电路构成方法，分析典型环节的数学模型、阶跃响应以及模型参数对阶跃响应的影响，在实验中验证。 表1 实验指导书给定参数典型环节的数学模型及其阶跃响应草图 典型环节 传递函数 理论分析草图 比例环节  惯性环节 积分环节 微分环节 比例加微分环节 比例加积分环节 实验二预习报告 进一步了解实验设备、实验步骤，通过阅读实验指导书，了解实验目的、要求。 从实验指导书中分析实验二模拟电路图，得出系统的闭环传递函数，分析在模拟电路中如何调节参数和。 表1 系统传递函数  阻尼系数= 自然频率= 通过调节模拟参数，实现无阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼四种情况，分析计算各自超调量和调节时间，在实验中与实验结果比较。 表2 参数 系统状态阶跃响应草图无阻尼欠阻尼临界阻尼过阻尼 实验三预习报告 理解控制系统的稳定性概念。 设计一个至少三阶系统的模拟电路，可以方便的调节系统的放大倍数使系统出现稳定、临界稳定、不稳定现象，用一种稳定性定理分析系统出现这三种现象可调参数的数值范围，与实验中实际调节值比较。 表1 系统模拟电路图 传递函数 表2 系统现象稳定临界稳定不稳定可调参数数值范围 实验四预习报告 理解自动控制理论中的频率响应法。 根据实验指导书实验四给定的系统，设置两??频点，分别计算出和，在实验中验证。 表1 幅频、相频特性 选定频率实验中为了得出波特图和乃奎斯特图的频率自动测试范围为0.4~10hz，试根据理论画出实验四给定开环系统的波特图和乃奎斯特图，在实验中验证。 表2 波特图 乃奎斯特图 实验五预习报告 理解控制系统进行串连校正的目的、方法。 熟悉串连超前校正、串连滞后校正、串连滞后－超前校正对系统性能指标影响的特点，在实验中根据校正前后的阶跃响应曲线验证。 画出串连超前校正、串连滞后校正、串连滞后－超前校正的幅频、相频特性草图。 表1 特性 校正方法 幅频特性 相频特性 超前校正 滞后校正 滞后－超前校正根据实验指导书给定系统的参数分别计算出三种校正方法校正前后的开环频域指标。 表2 指标 校正方法校正前校正后超前校正滞后校正滞后－超前校正 实验六预习报告 讨论采样周期对计算机控制系统性能的影响。 掌握数字PID控制器的增量式递推算法。 ＝ 式中参数说明： 讨论I型系统和II型系统的区别。 思考实验指导书实验六的试验内容第六项为何在II型系统采用PI控制器调节时？ 讨论PID控制器比例、积分、微分环节对系统性能的影响，在实验中选取多组、、分别对和进行校正调节，使系统得到稳定、准确、快速的阶跃响应，并总结PID控制器参数调节规律，验证理论讨论结果。 表1 参数比例积分微分 理论讨论结果 实验七预习报告 理解状态反馈、状态观测器在系统设计中的作用。 熟悉有状态反馈的系统结构图，以及带了状态观测器的进行状态反馈的系统结构图。 了解利用状态反馈任意配置闭环极点的充分必要条件，熟悉单输入－单输出系统的极点配置算法， 计算实验指导书实验七给定系统在希望极点是（Z平面上希望极点）时的反馈增益向量： ＝ 思考观测器Z平面极点参考值为时，与的逼近速度。 在Z平面上多设计几组希望极点，使系统出现稳定、不稳定、临界稳定情况，在实验中验证。 表1 极点选择 系统状态稳定不稳定临界稳定 注：属《现代控制理论》课程 实验八预习报告 了解系统耦合现象和解耦的意义。 掌握几种常见的系统解耦方法。 根据