《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱（自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、電氣卓越、建筑電氣與智能化專業(yè)適用）學(xué)時(shí)：6課程編號(hào)：0113100一、目的與任務(wù)實(shí)驗(yàn)是自動(dòng)控制理論教學(xué)中重要的一環(huán)，通過實(shí)驗(yàn)可加深學(xué)生對(duì)控制對(duì)象的感性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)書本理論知識(shí)的理解。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生獨(dú)立完成控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)，按所提供的實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)成控制系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并分析實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，達(dá)到如下目的：鞏固和提高實(shí)驗(yàn)技能與常用測(cè)試儀器設(shè)備的使用能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)觀察思考和分析實(shí)驗(yàn)過程的能力，為今后從事科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)。通過此環(huán)節(jié)，可提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)能力，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析解決問題能力，提高實(shí)驗(yàn)操作與常用儀器設(shè)備使用技能。二、項(xiàng)目、要求與安排方式1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)一：典型環(huán)節(jié)與典型系統(tǒng)的模擬及分析2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)二：頻率特性的測(cè)試與分析2學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)三：控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正2學(xué)時(shí)2、基本要求實(shí)驗(yàn)以小組合作方式進(jìn)行，每組人員2-3人；學(xué)生需要課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)課時(shí)帶到實(shí)驗(yàn)室供老師檢查；實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并按時(shí)上交。3、實(shí)驗(yàn)安排方式學(xué)生根據(jù)教師預(yù)先所出題目查找資料，預(yù)習(xí)，教師提問通過后分散進(jìn)行。三、綜合成績(jī)的評(píng)定方法實(shí)驗(yàn)分為預(yù)習(xí)態(tài)度，動(dòng)手能力，操作技能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。由上述幾方面綜合評(píng)分，用百分制給出成績(jī)。起草人：姜素霞專業(yè)負(fù)責(zé)人：姜利英教學(xué)院長(zhǎng)（主任）：鄭安平實(shí)驗(yàn)一：典型環(huán)節(jié)與典型系統(tǒng)的模擬及分析實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性一、目的與任務(wù)目的：在KJ82—3型自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)機(jī)上，觀察各典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能，階躍響應(yīng)曲線，了解參數(shù)變化對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響。學(xué)習(xí)超低頻長(zhǎng)余輝示波器以及數(shù)字萬用表的使用方法。任務(wù)：學(xué)習(xí)超低頻長(zhǎng)余輝示波器以及數(shù)字萬用表的使用方法。二、內(nèi)容、要求與安排方式1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：①比例環(huán)節(jié)：當(dāng)r(t)=1V時(shí)，觀測(cè)不同的比例系數(shù)K時(shí)的輸出波形，并作記錄（以下記錄波形時(shí)均這樣處理。繪制曲線時(shí)，應(yīng)將輸入輸出信號(hào)繪制于同一坐標(biāo)系中，標(biāo)示出相應(yīng)參數(shù)）。②積分環(huán)節(jié)：當(dāng)r(t)=1V時(shí)，保持K=1不變，分別觀測(cè)時(shí)間常數(shù)T=1秒，0.1秒時(shí)的輸出波形，并作記錄。③振蕩環(huán)節(jié)（二階系統(tǒng)）：當(dāng)r(t)=1V時(shí)，分別設(shè)置ξ=0.1,0.5,0.707,1觀察輸出波形，讀出并記錄各ξ值時(shí)的超調(diào)量σp%和過渡過程時(shí)間ts(取Δ=0.05)，并繪制ξ=

0.1、0.5、0.707、1四種情況時(shí)的輸出波形。2、實(shí)驗(yàn)安排方式：本實(shí)驗(yàn)為開放實(shí)驗(yàn)?？赏瑫r(shí)進(jìn)行12組實(shí)驗(yàn)，每組2~3人。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、所用設(shè)備：

自動(dòng)控制系統(tǒng)教學(xué)模擬機(jī)

一臺(tái)

示波器一臺(tái)

數(shù)字萬用表一塊2、消耗性器材：電線，電池，插針，探頭實(shí)驗(yàn)二、頻率特性的測(cè)試與分析實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性一、目的與任務(wù)

目的：在KJ82—3型自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)機(jī)上掌握頻率特性的測(cè)試原理及方法。根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性，確定系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的參數(shù)。進(jìn)一步掌握電模擬方法。任務(wù)：1、寫出被測(cè)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。2、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)紙上做出被測(cè)系統(tǒng)的頻率特性，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上做出被測(cè)系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性和相頻特性。3、參考相頻特性，對(duì)對(duì)數(shù)幅頻特性采取折線近似，從而確定出被測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)（轉(zhuǎn)折頻率、阻尼比、開環(huán)放大倍數(shù)）與實(shí)驗(yàn)時(shí)所設(shè)置的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。二、內(nèi)容、要求與安排方式1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定頻率特性，即改變正弦輸入信號(hào)的角頻率，測(cè)出與此相應(yīng)的輸出信號(hào)穩(wěn)態(tài)分量的振幅及其相對(duì)于正弦輸入信號(hào)的相移Φ，然后計(jì)算出輸出/輸入對(duì)于頻率ω的函數(shù)曲線得到幅頻特性，求取相移Φ對(duì)于信號(hào)頻率ω的函數(shù)曲線，得到相頻特性。上述這種方法就是求取頻率特性的實(shí)驗(yàn)法。

2、實(shí)驗(yàn)安排方式：本實(shí)驗(yàn)為開放實(shí)驗(yàn)。可同時(shí)進(jìn)行12組實(shí)驗(yàn)，每組2~3人。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1、所用設(shè)備：

自動(dòng)控制系統(tǒng)教學(xué)模擬機(jī)

一臺(tái)

TD4010型頻率響應(yīng)分析儀

一臺(tái)

數(shù)字萬用表一塊

2、消耗性器材：電線，電池，插針，探頭實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：綜合性一、目的與任務(wù)

目的：了解比例微分（PD）和比例積分（PI）及比例積分微分（PID）校正在控制系統(tǒng)中的作用。

任務(wù)：比較校正前后控制系統(tǒng)的時(shí)域動(dòng)態(tài)品質(zhì)。二、內(nèi)容、要求與安排方式

1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：在KJ82—3型自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)機(jī)上研究校正裝置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，學(xué)習(xí)校正裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，掌握校正參數(shù)的調(diào)試方法。按給定的或自己設(shè)計(jì)的模擬線路接線，觀察未加校正系統(tǒng)（模擬線路中K打開時(shí)）的階躍響應(yīng)過渡過程，并與理論計(jì)算相比較。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄表中。

2、實(shí)驗(yàn)安排方式：本實(shí)驗(yàn)為