自动控制课程实习指导书

《自动控制原理课程实习》指导书 课程编号 J1630122 课程名称 自动控制原理课程实习 周数 1 英文课程名 Principle of Automat ic Contro1 开课院(系) 电信学院 开课系 自动化系 修订时间 2017年9月1日 一 课程实习的意义： 1. 学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法。 2. 分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响。 3. 掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法。 二、课程实习的主要内容： 已知典型三阶系统的结构方框图如图1所示: 图1典型三阶系统的结构方框图 其开环传递函数为G(S)=皿，本实验在此开环传递函数基础上做如下实 T° S(Ty S +1)( S +1) 验内容： 1. 典型三阶系统电路模拟研究； 2. 典型三阶系统数字仿真研究； 3. 分析比较电路模拟和数字仿真研究结果。 三 课程实习的组织与安排： (1) 时间安排：一周 (2) 进度安排： 周一：设计典型三阶系统模拟电路； 周二：通过相关软件(比如：Multisim、Proteus等)对典型三阶系统进行电路模拟研究, 输入阶跃信号，改变电位器电阻值，通过双踪示波器观察系统在稳定、临界稳定和不稳 定三种情况下的输出响应，并记录实验数据和输入输出曲线，分析其动静态性能；周三：调用数字仿真软件Matlab,在Simulink建立仿真模型，仿真研究上述系统的动静 态性能，并与模拟电路的研究结果相比较； 周四〜周五：分析数据，完成课程实习报告。 四、课程实习的要求： Stepl.根据给出的三阶开环系统传递函数G(S)=E —,设计一个由积分 TqS (TxS + 1)(&S +1) 环节上和惯性环节一土与业」组成的三阶闭环系统的模拟电路图； TqS4S+I &S+1 Step 2.在输入端加入阶跃信号，其幅值为IV左右，输入、输出端分别接双踪示波器两 个输入通道； Step3.单方向调节电位器(即改变开环增益)，使系统的输出响应分别为稳定状态、临界 稳定状态和不稳定状态，记录对应的电位器的电阻值，同时观察并记录输出波形，了解 参数变化对系统稳定性的影响； Step4.调节电位器，使系统处于稳定状态，观察示波器读出系统稳定时的输出电压值， 读出系统的超调量、调节时间和稳态误差并记录，测量时，输入电压值保持不变； Step5.保持电位器不动(增益不变)，改变三环节时间常数7b, Ti,乃，观察时间参数改 变对系统动静态性能的影响，并记录对应的响应曲线； Step6.调用数字仿真软件Matlab中的Simulink,完成上述典型系统的动静态性能研究， 并与模拟电路的研究结果相比较； Step 7.分析实验结果，完成实验报告。 EK, 附1、设计思路(仅供参考) 该系统开环传递函数为G(S) = (-1)* (-上)*(--)*(-一)= T0S 7]S + 1&S + 17；S(7；S + 1)(&S + 1) 其中7b=10“*100k=lS； Ti=lM*100k=0.1S；乃=l“*500k=0.5S； Ki=100k/100k=l；反=500/^； G(S) = 即(砂+ 1)(号+ 1) 5(0.15 + 1)(0.55 + 1)其中，乍500心 死的单位为kQ。 系统特征方程为蛆+ Us? + 20s + 20K = 0 ,根据劳斯判据得到: 当0