《自动控制原理E》(042161)实验教学大纲.pdf

《自动控制原理 E》 （042161）实验教学大纲 学科部(系):自动化系 执笔人:李素玲 审核人: 姜吉顺 一、课程基本情况一、课程基本情况: 1 开课基本情况 实验室为电气与电子工程学院所属电气电子实验中心的自动控制实验室，实验教学实行任课教 师与实验教师共同指导的方式教学计划总学时88 学时，教学计划实验学时 8 学时和上机实验6 学 时，共14 学时，实际可开出实验学时 18 学时 《自动控制原理E》实验课程不独立设课 2 所属类型及服务专业 本课程为专业基础课，适用于自动化本科专业 3 本大纲修订时间：2007 年5 月 二、实验教学目的和要求二、实验教学目的和要求 目的：通过实验使学生进一步巩固和深化所学理论知识，提高分析问题、解决问题的能力，掌握自动控制原理实验的基本技能和方法 要求：能使用常用的电工仪器、仪表及设备，进行独立的实验操作、读取数据和观察实验现象，能整理分析实验数据和绘制曲线，并能写出整洁、清楚、完整的实验报告 三、学时分配及实验项目表：三、学时分配及实验项目表： 按照教学大纲要求，该课程实验总学时为 14 学时，每个实验项目为 2 学时，学生必须完成 7个实验项目。

现可开出实验学时18 学时，其中14 学时为必选实验，4 学时为可选实验 编 码 实 验 项 目 学时数 每组 人数 实验 类型 必选／可选 首开时间 04216101 典型环节阶跃响应的动态测试 2 1～2 验证 必 选 04216102 二阶系统时域响应的测试 2 1～2 验证 必 选 04216103 控制系统频率响应测试 2 1～2 验证 可 选 04216104 控制系统串联校正 2 1～2 设计 必 选 04216105 采样系统研究 2 1～2 验证 可 选 04216106 非线性系统研究 2 1～2 验证 必 选 04216107 控制系统模型建立与分析实验（上机） 2 1～2 验证 必 选 04216108 控制系统频域分析实验（上机） 2 1～2 验证 必 选 04216109 控制系统校正实验（上机） 2 1～2 设计 必 选 四、实验课的考核四、实验课的考核 逐个实验记分：所有实验累计的总分按该课程总成绩的10％记入课程的考试成绩，具体评分标准如下（每个实验满分为10 分） ： 1、操作实验评分标准： 接线正确 2 分； 数据准确 2 分； 正确使用仪器、仪表 2 分； 实验报告 2 分； 出勤情况 2 分。

2、上机实验评分标准： 编写程序 2 分； 调试程序 2 分； 运行结果正确 2 分； 实验报告 2 分； 出勤情况 2 分 五、实验指导书和实验报告五、实验指导书和实验报告 由自动化系编写详细的实验指导书，并附有实验报告的要求 六、实验项目信息表六、实验项目信息表 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：典型环节阶跃响应的动态测试 实验项目代码：04216101 课程名称 自动控制原理 E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验证 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 对比例环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、惯性环节等，观测并记录其阶跃响应曲线 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：二阶系统时域响应的测试 实验项目代码：04216102 课程名称 自动控制原理 E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验证 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 建立二阶系统的电子模型，观测并记录在不同阻尼比时的阶跃响应曲线，并测定其超调量和调节时间。

设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：控制系统频率响应测试 实验项目代码：04216103 课程名称 自动控制原理 E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验证 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 测定给定环节的频率特性改变输入信号的频率值，测量输出信号的幅值和相位随频率变化的数值并绘制频率特性曲线 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：控制系统串联校正 实验项目代码：04216104 课程名称 自动控制原理 E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 设计 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 该实验要求学生掌握串联校正的作用，理解串联校正的实质。

要求学生能根据给定的系统传递函数，在实验箱上自行设计接线图，输出系统响应曲线，校验性能要求由于串联校正装置的多样性，学生可根据题目要求，自行设计并调整、确定参数 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：采样系统研究 实验项目代码：04216105 课程名称 自动控制原理 A 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验证 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 设计并实现在不同采样周期下的数字控制器 给定 D （Z） =1， 取采样周期 T为0.1s,0.2s,0.5s时，观察系统在阶跃信号作用下的过渡过程。

设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：非线性系统研究 实验项目代码：04216106 课程名称 自动控制原理 A 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验证 实验专业 自动化 每组人数 1～2 实验者 本科 实验内容概述： 观测各种典型非线性环节的静特性，利用描述函数法分析典型非线性系统的稳定性 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 自动控制理论实验装置 1 计算机或示波器 1 专用 万用表 1 本 实 验 所 需 主 要 设 备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 一 次 性 耗 材 所 需 主 要 材 料 非 一 次 性 耗 材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：控制系统模型建立与分析实验 实验项目代码：04216107 课程名称 自动控制原理E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验 证 实验专业 自动化 每组人数 1 实验者 本 科 实验内容概述： 1、 利用 MATLAB 软件，建立控制系统的三种模型并实现各模型间的相互转换。

2、 利用 MATLAB 软件，进行控制系统的时域分析和根轨迹分析 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 计算机 1 专用 多媒体实验室 1 投影仪 1 本实验所需主 要设备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 A4 复印纸 A4 3 一次性耗材 所需主要材料 非一次性耗材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：控制系统频域分析实验 实验项目代码：04216108 课程名称 自动控制原理E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 验 证 实验专业 自动化 每组人数 1 实验者 本 科 实验内容概述： 1、利用 MATLAB 软件，绘制控制系统的幅相频率特性，并判断其稳定性 2、利用 MATLAB 软件，绘制控制系统的对数频率特性，并进行各种性能分析和计算 设 备 名 称 规 格 数量/组 备注 计算机 1 专用 多媒体实验室 1 投影仪 1 本实验所需主 要设备 共用 材 料 名 称 规格 数量/组 定额 A4 复印纸 A4 3 一次性耗材 所需主要材料 非一次性耗材 填表人：李素玲 审核人：张厚升 注：本表是实验教学大纲的内容之一，实验室应有单独的项目卡片 实验项目信息卡实验项目信息卡 实验项目名称：控制系统校正实验 实验项目代码：04216109 课程名称 自动控制原理E 课程代码 042161 实验类别 专业基础 实验依据 实验学时 2 实验类型 设计 实验专业 自动化 每组人数 1 实验者 本科 实验内容概述： 1、利用MATLAB/SIMULINK 软件，对未校正系统进行分析； 2、设计串联校正装置，并对校正后系统进行分析及校正前后的比较； 3、利用MATLAB/SI。