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控制工程基础实验指导书(答案)
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控制理论(甲)
2011年9月 目
第一部分 模拟实验部分 3
实验一 典型环节的电路模拟 11
实验二 二阶系统的瞬态响应 17
实验三 高阶系统的瞬态响应和稳定性分析 21
实验四 系统频率特性的测量 23
实验五 线性定常系统的串联校正 29
实验六 随动系统特性实验 35
实验七 单容水箱液位定值控制系统 49
实验八 双容水箱液位串级控制系统 53
第二部分 MATLAB仿真实验部分 57
实验九 控制系统的模型转换 83
实验十 控制系统的时域分析 85
实验十一 控制系统的频域分析 87
实验十二 控制系统的根轨迹分析 89
实验十三 控制系统的极点配置 91
自动控制技术在电力、机械、石油、化工、生物医学、交通运输、航空航天、制导等工程领域中有着广泛的应用。主要有两种分析方法,一种是传统的经典控制理论,主要用于分析和处理单输入单输出的对象问题,通常采用频率法或根轨迹法作为主要的分析手段;另一种是上世纪50年代发展起来的研究系统状态运动的理论,即现代控制理论,主要适用于处理多变量系统、时变系统等方面问题,也可以根据所要求的各种性能指标,选用最恰当的控制规律,设计出最优化的系统。
控制理论所要分析解决的最基本的三个问题:首先是要考虑系统的稳定性,这是衡量一个系统能否适用于实际生产的前提。当一个系统受到扰动时,它的被控制量虽然偏离了原有平衡状态,但当扰动消失后,经过一段时间,若系统仍能恢复到原有的平衡状态,则这个系统是稳定的。在遇到实际系统时不仅要求能够稳定,还保有一定的稳定裕量。这样就能保证系统内部参数有所偏离或是初始条件以及工作环境有所改变时,仍能正常工作;其次,在稳态的情况下,
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如果阶跃输入信号的幅值过大,会在实验中产生什么后果?
幅值大相当于K 值大,则可知阻尼比ξ 小,产生超调量大,调节时间长。阶跃信号仅仅是用来形容用阶跃函数的描述的信号,信号的数学模型化一般分为冲激信号和阶跃信号,分别是E(t) $(t)(这个符号不标准,因为打不出)。分别是用傅立叶级数计算信号的零输出响应和零状态响应。
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(1)系统的阶跃响应特性不会因输入幅值而变化;(2)稳定性是系统的内部特性;(3)模拟实验中幅值过大对系统可能会产生损坏;
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