实 验 报 告
课程名称： 自动控制原理
实验名称：
院 （系）： 专 业：
姓 名：
学 号：
实验时间：
评定成绩：
审阅教师：
实验三 闭环电压控制系统研究
一、实验目的：
（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
（2）会正确实现闭环负反馈。
（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。
二、实验原理：
（1） 利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
（2） 自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制可以带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。
（3） 为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。
三、实验设备：
THBDC-1实验平台
四、实验线路图：
五、实验步骤：
（1） 如图接线，将线路接成开环形式，即比较器端接反馈的100KΩ电阻接地。将可变电阻470KΩ（必须接可变电阻上面两个插孔）左旋到底归零，再右旋1圈。经仔细检查后上电。打开15伏的直流电源开关，弹起“不锁零”红色按键。
（2） 按下“阶跃按键”键，调“负输出”端电位器RP2，使“交/直流数字电压表”的电压为2.00V。如果调不到，则对开环系统进行逐级检查，找出原因。
（3） 先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表
（4） 正确判断并实现反馈！（课堂提问）再闭环，即反馈端电阻100KΩ接系统输出。
（5） 先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表
要注意在可变电阻为8圈时数字表的现象。并用理论证明。
（6） 将比例环节换成积分调节器：即第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF电容，调电位器RP2，确保空载输出为2.00V时再加载，测输出电压值。
表格：
开环
空载
加1KΩ负载
可调电阻
开环增益
1圈
（Kp=2.4）
2圈
（Kp=4.8）
4圈
（Kp=9.6）
8圈
（Kp=19.2）
输出电压（V）
2.00
1.00
1.00
1.01
1.01
闭环
加1KΩ负载
可调电阻
开环增益
1圈
（Kp=2.4）
2圈
（Kp=4.8）
4圈
（Kp=9.6）
8圈
（Kp=19.2）
输入电压（v）
2.86
2.41
2.20
震荡
输出电压（v）
2.00
1.54
1.71
1.83
震荡
稳态误差
1.32
0.7
0.37
—
六、问题分析：
（1） 用文字叙说正确实现闭环负反馈的方法。
答：答：闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈。实现的方法是：将信号的正向通道与反馈通路构成闭合回路，如果输入信号增加，测量反馈信号，若增加，就将输入信号与反馈信号构成剪发电路实现。反之构成加法电路实现。
（2） 说明实验步骤（1）至（6）的意义。
答：（1）将电路连成开环系统，即K=1/10
（2）使空载时输出电压为2V，并将2V作为输出基准电压
（3）在给定值下增加扰动。观察在没有负反馈的情况下，输出电压与给定值的偏差
（4）正确实现负反馈，确保在闭环条件下的基准电压为2V
（5）增大控制增益，并在2V基准电压下，对加入负载前后的输出电压进行测量并比较，可以看到偏差逐渐缩小
（6）将三阶系统改成四阶系统，在没有比例环节情况下，观察只有积分环节的作用
（3） 画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。
答：
（4） 你认为本实验最重要的器件是哪个？意义是什么？
答：
（5） 写出系统传递函数，用稳定判据说明可变电阻为8圈时数字表的现象和原因。
答：
（6） 比较表格中的实验数据，说明开环与闭环控制效果。
答：
（7） 用表格数据说明开环增益与稳态误差的关系。
答
7、预习与回答：
（1） 在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？
答：
（2） 你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？
答：
（3） 学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？
答：
浙公网安备 33021202002483