《自动控制原理课程设计》教学大纲课程编号：课程名称：自动控制原理课程设计预修课程：电工与电路基础学时：2周实验室：控制技术与工程实验室一、目的与任务本实验是《自动控制原理》课程的实践教学环节，通过典型控制系统设计实验的锻炼，使学员进一步理解和运用自动控制理论，初步掌握控制系统设计、分析和调试的一般过程和工程方法，熟练掌握控制系统计算机辅助分析与设计的方法、技能，提高解决实际问题的能力，培养严谨、求实、创新的科学精神。二、主要内容与要求本实验包括两种典型的控制系统：直流调速系统和直流小功率随动系统，通过对闭环控制系统进行设计、校正和调试，使系统满足给定的性能指标。实验1直流调速系统1．实验目的与任务直流调速系统是研究控制系统基本原理的实验平台。该系统采用直流力矩电机作为执行元件,直流测速电机作测速元件反馈元件，小惯量飞轮作负载。本实验设计闭环直流调速控制系统，要求实现的系统满足给定的性能指标要求。2．实验原理直流力矩电机（带负载）在给定的电压输入下能够输出一定的转速，通过调节系统增益的大小可以使直流力矩电机满足给定的静态转速指标要求。加入直流测速电机使系统成为闭环反馈控制系统，再适当调节相应的开环增益和反馈系数，则可以使完成的直流调速系统既能很好的满足给定的转速指标要求，又具有较强的抗干扰能力。3．实验内容及要求建立系统的数学模型，对各部件的参数进行测定。利用MATLAB建立控制系统模型，分析系统动态性能指标，设计计算开环增益和反馈系数的值。在实验中适当调整设计好的参数，要求完成的直流调速控制系统既能满足给定的动静态性能指标。4．实验结果及要求对调试成功的系统进行性能测定，记录实际参数值，与理论设计值进行比较。对系统的设计、调试过程进行分析和总结，形成并提交实验报告。实验2直流小功率角度随动系统1．实验目的与任务直流小功率位置随动系统是研究控制系统基本原理的实验平台，它采用旋转电位器作为角位置指令元件和角位置输出反馈元件，直流力矩电机作执行元件，直流测速电机作测速元件，小惯量飞轮作负载。本实验根据给定的元部件，设计一种闭环控制系统，使系统的实际位置能跟随指令变化，构成位置随动系统，通过设计测速反馈或校正环节，使控制系统动态性能指标满足设计要求。2．实验原理角度随动系统是对系统的输出角位移进行控制的一种随动系统。它具有角位置指令输入和输出反馈的检测装置，并形成位置偏差信号给闭环控制器，控制器将获得的偏差信号放大、处理后，控制执行电机向消除偏差的方向旋转，直至偏差达到一定的精度为止。3．实验内容及要求（1）根据给定的元、部件和有关装置，设计一套闭环控制的角度随动系统；（2）建立系统的数学模型，对各部件的参数进行测定；（3）利用MATLAB建立控制系统模型，分析系统动态性能指标，设计校正环节；（4）设计出合理的校正电路，在系统中加以实现，使得校正后的系统满足给定的动、静态性能指标；（5）对系统进行试验、调试。4．实验结果及要求对调试成功的系统进行性能测定，对系统的设计、调试过程进行分析和总结。将MATLAB的分析设计结果与实际系统进行比较。研究提高无测速反馈的随动控制系统性能指标的方法。最后形成并提交实验报告。三、实施建议（一）实施安排序号实验项目名称学时分组情况实验性质实验要求备注1直流调速系统设计2周2人1组自主性必做2小功率随动系统设计2周2人1组自主性必做（二）考核与评价通过实验指导中观察、记录学员的实验情况、实验结果验收和学员提交的实验报告一起进行综合评定，总评成绩按照优、良、中、及格、不及格分为五级。（三）实验教材或指导书自动控制原理实践教程，彭学锋等编著，国防科技大学，北京：中国水利水电出版社，2006四、其他有关说明无。