篇一 :北航自控实验报告6

自控实验六:状态反馈与状态观测器

一.实验目的

1. 掌握用状态反馈进行极点配置的方法。

2. 了解带有状态观测器的状态反馈系统。

二.实验原理

1. 闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关,在状态空间的分析中可利用状态反馈来配置系统的闭环极点。这种校正手段能提供更多的校正信息,在形成最优控制率、抑制或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。在改善与提高系统性能时不增加系统零、极点,所以不改变系统阶数,实现方便。

2. 已知线形定常系统的状态方程为为了实现状态反馈,需要状态变量的测量值,而在工程中,并不是状态变量都能测量到,而一般只有输出可测,因此希望利用系统的输入输出量构成对系统状态变量的估计。解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样动态方程的模拟系统,用模拟系统的状态向量作为系统状态向量的估值。状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差,而引起误差的原因之一是无法使状态观测器的初态等于原系统的初态。引进输出误差的反馈是为了使状态估计误差尽可能快地衰减到零。状态估计的误差方程为

误差衰减速度,取决于矩阵(A-HC)的特征值。

3. 若系统是可控可观的,则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k,然后按观测器的动态要求选择H,H的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。因此系统的极点配置和观测器的设计可分开进行,这个原理称为分离定理。

三.实验内容

 被控对象传递函数为

写成状态方程形式为

式中

模拟电路图如6.2图所示。

 带有状态观测器的状态反馈系统方框图如6.3图所示。

四.实验数据及图像记录

A.图6.1系统状态空间表达式如下:

设计状态反馈矩阵为k=[4.8  -10..8]

则加入状态反馈的系统结构图

B.为给定系统配置状态观测器

系统模拟运算电路图如下:

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篇二 :北航自动控制原理实验报告

成绩       

北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

buaa

    能源与动力工程学院

专业方向   飞行器动力工程 

           1204        

                       

学生姓名         y         

指导教师                   

自动控制与测试教学实验中心


实验三    控制系统的串联校正

实验时间2104.12.10       实验编号                同组同学       

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篇三 :北航自控实验实验报告模板(1)

成绩       

北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

         

专业方向         

                        

                  

学生姓名                    

指导教师                        

自动控制与测试教学实验中心


实验一    一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试

实验时间  2014.10.28    实验编号   35      同组同学      

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篇四 :北航自动控制实验一20xx最新最全报告

成绩       

自动控制原理实验报告

频率响应测试

学    院    自动化科学与电气工程学院             

专业方向    测试与控制         

班    级     xxx       

学    号    xxx  

学生姓名    雷泽阳           

指导教师    张军香       

2014 年11月


实验二  频率响应测试

一、实验目的

1. 掌握频率特性的测试原理及方法。

2. 学习根据所测定出的系统的频率特性,确定系统传递函数的方法。

二、实验内容

1. 测定给定环节的频率特性。

2. 系统模拟电路图如下图:

 其动态结构图为:

3、系统传递函数为:

取R=200KΩ,则 

取R=500KΩ,则 

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篇五 :北航自控实验报告2

成绩       

北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

         120228       

        12021191     

学生姓名     黄钟胤      

自动控制与测试教学实验中心


实验二    频率响应测试

一、实验目的

1.掌握频率特性的测试原理及方法。

2.学习根据所测定出的系统的频率特性,确定系统传递函数的方法。

二、实验内容

1.测定给定环节的频率特性。系统模拟电路图及系统结构图分别如图2-1及图2-2。

系统传递函数为:

,则,

,则,

若正弦输入信号为,则当输出达到稳态时,其输出信号为。改变输入信号频率值,便可测得二组(或)变化的数值,这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。

三、实验原理

1.幅频特性即测量输入与输出信号幅值,然后计算其比值

2.实验采用“李沙育图形”法进行相频特性的测试。

3.相位差角的求法:对于,当时,有X(0)=0;即。显然,仅当时,上式成立。

四、实验设备

1.HHMN-1型电子模拟机一台。

2.PC机一台。

3.数字式万用表一块。

五、实验步骤

1.熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法。将各运算放大器接成比例器,通电调零。

2.断开电源,按照系统结构图和系统传递函数计算电阻和电容的取值,并按照模拟线路图搭接线路,不用的运算放大器接成比例器。

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篇六 :北航自控实验7

自 动 控 制 原 理

实 验 报 告 册

班级:         

学号:         

姓名:          


非线性环节对系统动态过程的影响

一、 实验目的

1. 了解非线性环节特性;

2. 了解非线性环节对系统动态过程的响应;

3. 学会应用描述函数法研究非线性系统的稳定性。

二、 实验原理

1. 非线性系统和线性系统存在本质差别:

(1)线性系统可采用传递函数、频率特性、脉冲过渡函数等概念,同时由于线性系统的运动形式和输入幅值、初始状态无关,通常是在典型输入函数和零初始条件下进行研究。

(2)非线性系统由于叠加原理不成立,线性系统的上述方法不适用,所以常采用相平面方法和描述函数方法进行研究。

2. 实验从两方面观察非线性:相轨迹和动态响应

(1)相轨迹:相平面上的点随时间变化描绘出来的曲线叫相轨迹。相平面的相坐标为C和dC,实验软件当中给出的就是在此坐标下自动描绘的相轨迹。初始条件不同,系统的运动趋势不同,所描绘的相轨迹也会有所不同。

(2)动态响应:对比有无非线性环节时系统动态响应过程。

       

三、 实验电路

2. 非线性环节由计算机模拟产生,它们分别是:

(1) 磨擦特性,如图7.3。 M=1

(2) 饱和特性,如图7.4。 K=1,S=0.5

(3) 继电特性,如图7.5。 M=1, h=0.5

四、实验数据及图像

绘制动态响应过程及相轨迹

(1)系统无非线性环节

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篇七 :北航自动化学院计算机控制系统实验报告



            20##- 20## 学年 第二学期

计算机控制实验报告

班级  392311        学院   高等工程  

姓名       学号  3903·2415

20##年6月12日


实验1模拟式小功率随动系统的实验调试

一、实验目的

1.熟悉反馈控制系统的结构和工作原理,进一步了解位置随动系统的特点。

2. 掌握判别闭环系统的反馈极性的方法。

3.了解开环放大倍数对稳定性的影响及对系统动态特性的影响,对静态误差的影响。

二、实验仪器

XSJ-3 小功率直流随动系统学习机一台

DH1718 双路直流稳压电源一台

4 1/2 数字多用表一台

三、  实验原理

模拟式小功率随动系统结构如图2-3所示

调试步骤如下:

零位调整:为了保证精度,同时判断运放是否好用,在连接成闭环系统之前进行零位的调整。首先,把三个运放负相端输入电阻接地,并使其增益为1(利用电阻调整),再利用运放上方的调零旋钮,使输出端输出为0;然后将电位计两端接上±10V电压后,用数字电压表测其电刷输出,旋转之,使其电刷输出为0,并同时调整刻度盘零点于0点。

开环工作状态:断开反馈电为计,加入给定电压,使电压从小到大,当信号大时,电机转速高,信号反极性时,电机反转。

反馈极性判断。 首先判断测速机反馈极性。在一级运放处加一电压(正或负),记住电机转向,然后断开输入,用手旋转电机按同一转向转动,测量测速机输出电压,如与前电机所加电压极性相同,则可将该信号接入运放二的负端;否则应把测速机输出极性倒置,即把另一信号接入运放二的负相端。其次判断位置反馈极性。将回路接成开环状态,给电机加入一正电压,可使其转动,然后使电机回零,顺着电机刚才转动的方向转一小角度(不可转到非线性区),同时用数字电压表测电位计电刷的输出电压,倘若其值为负,则表明此时是负反馈,否则,需把电位计两端±10V接线头对调,以保证闭环系统是负反馈。

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篇八 :北航自动控制实验3

成绩       

北 京 航 空 航 天 大 学

自动控制原理实验报告

buaa

    航空科学与工程学院

专业方向     气动设计    

          120516      

         12051255    

学生姓名      易晨炘     

指导教师      张军香      

自动控制与测试教学实验中心


实验三    控制系统串联校正

实验时间2014.12.16        实验编号  18          同组同学     

一、实验目的

1、了解和掌握串联校正的分析和设计方法。

2、研究串联校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响。

二、实验内容

1、设计串联超前校正,并验证。

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