自動控制理論實驗教學大綱一、實驗基本信息課程編號：201404185中文名稱：自動控制理論實驗英文名稱：ExperimentsofAutomaticControlTheory面向專業：自動化、測控技術與儀器、電氣工程及其自動化、探測制導與控制技術開設學期：5課程總學時：24實驗學時：24是否獨立設課：是二、實驗目的和任務目標1：掌握控制系統時域分析、頻域分析、非線性系統分析的方法，能夠利用控制理論的分析方法對實驗數據進行分析和解釋，并得到有效結論。（對應指標點4-3）目標2：掌握控制系統分析與設計的基本思路及方法，在涉及多門技術的控制系統分析和設計任務中，能夠協同工作，并且獨立完成系統分析和設計任務。（對應指標點9-1）通過自動控制理論的學習，學生已經具備對線性系統進行時域分析、頻域分析，以及對含有典型非線性環節的系統進行分析的能力，能夠對復雜工程問題設計解決方案。通本實驗，使學生具備利用自動控制理論的分析方法，分析實際控制系統的能力，能夠參照理論模型對實驗數據進行分析和解釋，并得到有效結論。掌握建立實際系統數學模型，系統性能分析，校正環節設計，以及系統調試的思路及方法，并運用該思路和方法、能夠對復雜工程問題進行分析，并設計解決方案，從而具備對一般控制系統分析與設計的能力，能夠解決自動化、測控技術、電氣工程、探測制導等領域的復雜工程問題，在涉及多門技術的控制系統分析和設計任務中，協同工作，并且獨立完成分析和設計任務，適應多領域發展的需求。三、實驗教學基本要求1．具備實際控制系統時域分析，頻域分析，以及非線性系統分析的能力。掌握一階系統、二階系統以及高階系統階躍響應曲線的測量方法，掌握控制系統和典型環節的頻率特性曲線的測量方法，掌握含有典型非線性環節系統相軌跡的測量方法，能夠參照理論模型對實驗數據進行分析和解釋，分別利用時域、頻域、非線性系統分析方法，分析系統動態性能、穩態性能和穩定性，并得到正確結論；2．具備對一般控制系統分析與設計的能力，即實際系統的建模，性能分析，校正環節設計，以及系統調試的能力。掌握角隨動系統的數學模型建立，系統性能分析，校正環節設計，以及系統調試的思路與方法，從而具備對一般控制系統分析與設計的能力，在涉及多門技術的控制系統分析和設計任務中，協同工作并且獨立完成分析和設計任務的能力。四、實驗項目基本情況序號實驗項目名稱實驗學時實驗基本要求實驗類型對應教學要求1控制系統時域分析4基于自動控制理論模擬實驗裝置，搭建典型環節，測量其階躍響應曲線，分析參數對環節時域特性的影響；利用典型環節設計二階系統，分析二階系統的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率對其時域特性的影響；利用典型環節搭建控制系統，分析開環增益等參數對閉環系統穩定性的影響。綜合設計型（必做實驗）12控制系統頻域分析4基于自動控制理論模擬實驗裝置，搭建控制系統并測量其波特圖，得出系統固有的頻域性能指標；加入校正環節，測量校正后系統的波特圖，分析加入校正環節前后系統頻域指標的變化。綜合設計型（必做實驗）13非線性控制系統分析4基于自動控制理論模擬實驗裝置，構建含有典型非線性環節的控制系統，測量系統的相軌跡，利用相平面法分析系統的運動狀態和性能，分析非線性特性對系統性能的影響。綜合設計型（必做實驗）14角隨動系統分析與設計12以角隨動系統為研究對象，分析系統的組成和工作原理，利用機理法分析得到系統各個環節傳遞函數，利用實驗法測量傳遞函數中的未知參數，建立系統的開環傳遞函數；分析固有系統的動態與穩態性能，根據期望性能指標要求，設計串聯校正環節，并利用有源阻容網絡實現校正環節，將校正網絡接入到系統中進行校驗及調試，使系統滿足期望性能要求，分析校正環節的作用，總結控制系統分析與設計的思路。綜合設計型（必做實驗）1，2五、實驗教材（指導書）或學習資源[1]王顯峰等．自動控制系統實驗技術[M]．北京：清華大學出版社，2017.12．[2]彭秀艷，王顯峰．運動控制實驗技術[M]．哈爾濱：黑龍江人民出版社，2008.8．六、考核方式實驗考核包括預習考核、操作考核、實驗報告，分別占總成績的20%、40%、40%。實驗教學要求考核形式占總成績的比例具備實際控制系統時域分析，頻域分