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《自动控制原理实验》教学大纲


发布部门:  发布时间:2017-07-28  浏览次数:

《自动控制原理实验》教学大纲

(自动化、电气工程及其自动化、电气卓越、建筑电气与智能化专业适用)

学时:6课程编号:0113100

一、目的与任务

实验是自动控制理论教学中重要的一环,通过实验可加深学生对控制对象的感性认识,增强对书本理论知识的理解。实验要求学生独立完成控制系统的参数设计,按所提供的实验器材构成控制系统,完成实验内容并分析实验中所出现的现象。

通过实验训练,达到如下目的:

巩固和提高实验技能与常用测试仪器设备的使用能力;培养学生综合运用所学知识,学会观察思考和分析实验过程的能力,为今后从事科学研究工作打下基础,培养学生理论联系实际,实事求是,严肃认真的科学态度和良好的工作作风。通过此环节,可提高学生查阅文献能力,综合运用所学知识,分析解决问题能力,提高实验操作与常用仪器设备使用技能。

二、项目、要求与安排方式

1、实验项目

    实验一:典型环节与典型系统的模拟及分析2学时

实验二:频率特性的测试与分析2学时

    实验三:控制系统的串联校正2学时

2、基本要求

实验以小组合作方式进行,每组人员2-3人;学生需要课前预习实验内容,并撰写预习报告,实验课时带到实验室供老师检查;实验课结束后撰写实验报告,并按时上交。

3、实验安排方式

学生根据教师预先所出题目查找资料,预习,教师提问通过后分散进行。

三、综合成绩的评定方法

实验分为预习态度,动手能力,操作技能,实验数据与现象分析,实验报告等。由上述几方面综合评分,用百分制给出成绩。

起草人:姜素霞专业负责人:姜利英教学院长(主任):郑安平


实验一:典型环节与典型系统的模拟及分析

实验学时:2实验类型:验证性

一、目的与任务

目的:在KJ82—3型自动控制系统学习机上,观察各典型环节的动态性能,阶跃响应曲线,了解参数变化对动态特性的影响。学习超低频长余辉示波器以及数字万用表的使用方法。

任务:学习超低频长余辉示波器以及数字万用表的使用方法。

二、内容、要求与安排方式

1、实验内容与要求:

比例环节:当r(t)=1V时,观测不同的比例系数K时的输出波形,并作记录(以下记录波形时均这样处理。绘制曲线时,应将输入输出信号绘制于同一坐标系中,标示出相应参数)。

积分环节:当r(t)=1V时,保持K =1不变,分别观测时间常数T=1秒,0.1秒时的输出波形,并作记录。

振荡环节(二阶系统):当r(t)=1V时,分别设置ξ=0.1,0.5,0.707,1观察输出波形,读出并记录各ξ值时的超调量σp%和过渡过程时间ts(Δ=0.05),并绘制ξ= 0.10.5、0.7071四种情况时的输出波形。

2、实验安排方式:本实验为开放实验。可同时进行12组实验,每组2~3人。

三、实验设备

1、所用设备:

    自动控制系统教学模拟机   一台

    示波器一台

    数字万用表一块

2、消耗性器材: 电线,电池,插针,探头

实验二、频率特性的测试与分析

实验学时:2实验类型:验证性

一、目的与任务

    目的:在KJ823型自动控制系统学习机上掌握频率特性的测试原理及方法。根据开环系统的对数频率特性,确定系统组成环节的参数。进一步掌握电模拟方法。

任务:

1、写出被测系统传递函数。

2、整理实验数据,在直角坐标纸上做出被测系统的频率特性,在半对数坐标纸上做出被测系统的对数幅频特性和相频特性。

3、参考相频特性,对对数幅频特性采取折线近似,从而确定出被测系统的参数(转折频率、阻尼比、开环放大倍数)与实验时所设置的原始数据进行比较。

二、内容、要求与安排方式

1、实验内容与要求:

通过实验的方法来确定频率特性,即改变正弦输入信号的角频率,测出与此相应的输出信号稳态分量的振幅及其相对于正弦输入信号的相移Φ,然后计算出输出/输入对于频率ω的函数曲线得到幅频特性,求取相移Φ对于信号频率ω的函数曲线,得到相频特性。上述这种方法就是求取频率特性的实验法。

    2、实验安排方式:本实验为开放实验。可同时进行12组实验,每组2~3

三、实验设备

    1、所用设备:

    自动控制系统教学模拟机   一台

    TD4010型频率响应分析仪   一台

    数字万用表一块

     2、消耗性器材: 电线,电池,插针,探头

实验三控制系统的串联校正

实验学时:2实验类型:综合性

一、目的与任务

    目的:了解比例微分(PD)和比例积分(PI)及比例积分微分(PID)校正在控制系统中的作用。

    任务:比较校正前后控制系统的时域动态品质。

二、内容、要求与安排方式

    1、实验内容与要求:在KJ823型自动控制系统学习机上研究校正装置对系统性能的影响,学习校正装置的设计和实现方法,掌握校正参数的调试方法。

按给定的或自己设计的模拟线路接线,观察未加校正系统(模拟线路中K打开时)的阶跃响应过渡过程,并与理论计算相比较。并将实验结果记录在相应的实验记录表中。

        2、实验安排方式:本实验为开放实验。可同时进行12组实验,每组2~3人。

三、实验设备

    1、所用设备:

    自动控制系统教学模拟机   一台

    示波器一台

    数字万用表一块

     2、消耗性器材: 电线,电池,插针,探头


 

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