自控原理实验任务书

《自动控制原理》

实验指导书

戴 波 盛 沙

北京石油化工学院信息工程学院

2005年8月

目 录

实验一《控制系统装置实验》 ........................................................................... 1 实验二《典型环节的阶跃响应实验》 ......................................................... 4 实验三《MATLAB软件控制系统分析实验》 ........................................... 6 实验四《典型控制系统研究与分析》 ......................................................... 8 实验四《典型控制系统研究与分析》（选做二） ............................ 12 附录一 球杆系统使用说明................................................................................... 15 附录二 直线倒立摆系统使用说明 ................................................................ 28

自控原理实验指导书

实验一《控制系统装置实验》

一． 实验目的：

通过对典型实际控制系统装置的认识，了解实现控制的物理方式，建立控制的系统概念，加深对自动控制原理的理论认识。掌握如何根据实际物理系统画控制系统方块图。

二． 实验内容与要求：

1 流量控制系统装置

流量控制系统装置是以水为介质，由容器、管线、泵组成，如下图：

孔板 转子流量计 调节器 变送器 记录仪 电/气转换

过了解该装置

通的工作任务：

图1.1 流量控制系统

泵 过程，完成以下

1) 画出系统闭环控制原理图，并说明其工作原理。

2 球杆控制系统装置

直线位移传感器

IPM智能驱动器

电脑 图1.2 球杆控制系统

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该装置由球杆装置、IPM智能驱动器、计算机、电机、齿轮减速器、直线位移传感器所组成，通过电机控制小球在杆上的位置。计算机输入小球的控制位置，把数据传输给IPM智能驱动器，产生相应的控制量，使电机转动，带动杠杆臂运动，使小球的位置得到控制。了解该装置的工作过程，完成如下任务：

1） 画出球杆控制系统闭环控制原理图，并说明其工作原理。

3 直线一级倒立摆与直线二级倒立摆控制系统装置

图1.3 直线倒立摆控制系统

该装置由计算机、电控箱、倒立摆本体等部件组成，通过控制小车直线运动，达到使摆杆稳定倒立的目的。了解该装置的工作过程，完成如下任务：

1） 画出一级倒立摆系统闭环控制原理图，并说明其工作原理。 4 双旋翼控制系统装置

该装置是由计算机、电控箱、双旋翼装置组成的三自由度多变量控制装置，通过调节两个旋翼的旋转速度，达到控制双旋翼高度、倾角、转速的目的。

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图1.4 双旋翼MIMO系统

了解该装置的工作过程，完成如下任务：

1） 画出双旋翼系统闭环控制原理图，并说明其工作原理。

三．实验条件：

流量控制系统、球杆控制系统、倒立摆控制系统、双旋翼控制系统。

四．其它要求：

结合教材第一章的内容，加深对“控制”、“开环”、“闭环”、“反馈”“方块图”等概念的认识。

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