控制工程实验报告

控制工程结课实验报告

指导老师： 赵小梅 作者： 马涛 张一飞 学校： 北京交通大学 班级：电子商务0802 学号： 08254043 08254059

控制工程结课实验报告

作者：马涛 张一飞 完成时间：2010年11月18日

摘要：控制工程基础是研究各类控制系统共性的一门技术基础科学。通过掌握和了解自动控制的基本理论和方法，让我们掌握有关自动控制的基本概念、基本理论和基本方法，能够自觉运用反馈原理解决工程实际中的相关问题。这将为我们将来学习其他机械类科目提高分析问题和解决问题的能力，奠定坚实的理论基础。

关键词：反馈 控制工程 线性 正文：

控制工程基础是研究各类控制系统共性的一门技术基础科学。通过掌握和了解自动控制的基本理论和方法，让我们掌握有关自动控制的基本概念、基本理论和基本方法，能够自觉运用反馈原理解决工程实际中的相关问题。这将为我们将来学习其他机械类科目提高分析问题和解决问题的能力，奠定坚实的理论基础。

通过学习这门课，我们学习到了一些常见的自控系统的解决方法，有：时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法。而各方法知识模块的重点分别为：

1．数学模型的建立与求解模块：动态微分方程的建立，传递函数求解，系统动态结构图变换，信号流图；2．线性连续系统的时域分析模块：自动控制系统的暂态过程分析，自动控制系统的稳定性判断（代数稳定判据），稳态误差求解；3．根轨迹分析模块：根轨迹的绘制，用根轨迹法分析系统的性能；4．线性连续系统的频域分析与设计模块：频率特性的绘制，频率特性与系统时域指标之间的关系，频域指标，控制系统的校正及综合；5．非

线性系统分析模块：非线性系统动态过程的特点，描述函数法，改善非线性系统性能的措施及非线性特性的利用，相平面法；6．线性采样系统模块： 离散时间函数的数学表达式及采样定理，线性常系数差分方程与脉冲传递函数，采样控制系统的时域分析，采样控制系统的频域分析。

通过学习《自动控制原理》，我们从这些抽象概念的建立过程中加深了对控制工程的理解，建立了概念与其反映事物间的联系，搞清了概念与相关概念之间的联系和区别，然后在实际应用中加深了对这门课的认识。

控制工程基础既是专业基础理论课程，又是一门科学方法论。学习研究的内容既有一定的复杂性，又有一定的普遍性。因此，在学习中我们不仅掌握了教材中的结论，更掌握了其中体现出来的研究方法，培养了系统的观念，提高了我们的综合分析问题能力。

实验是人们认识客观世界的最重要的手段之一。通过做实验，掌握了MATLAB软件系统，不仅让我们学好本课程，而且培养了科学思维的能力和动手能力，养成了良好的科学习惯。

反馈的现象比比皆是，反馈也是控制的精髓。在学习反馈的过程中，结合生产、生活实际，观察反馈系统的构成，加深了我们对反馈的理解和认识，并自觉地将反馈应用到各种实际系统中去，学以致用。

控制工程基础作为一门基础学科，通过学习这些知识，为我们打好了基础，铺平了道路，方便了以后我们去学习更加深层知识。

实验一 自动控制系统建模

实验目的：运用《控制工程基础》课程所学的反馈控制原理，利用MATLAB来

建立交通控制系统的模型，并进行稳定性和稳态误差的分析。

实验环境：MATLAB软件操作平台

实验内容：

查阅控制系统的相关专业资料，运用自动控制系统的基本构成及反馈控制原理对交通控制系统进行机理分析，建立其反馈控制结构模型，阐明系统的工作原理。

交通控制系统中交通监控的自动控制模型 车辆流量 — 与道路承载车辆数进行比较 改变后车流量 驾驶员 管理员 采取相应的措施 机理分析：采用检测器将道路上单位时间内通过的车辆数及流量进行记录并输入到计算机中心，将数据与道路所能承载的最大流量数进行比较，如果实际流量大于承载值，将该路段标为红色，反之标为绿色；然后将结果通过无线或者有线信号发送给驾驶员和交通管理员，分别采取相应的措施，以规避车辆高峰期，或对车辆堵塞地方及时进行交通疏导，从而将之反馈到道路上的流量，达到调节作用，起到疏导交通的作用。

实验二 自动控制系统仿真实验

实验目的：学会使用Matlab软件，并运用频率响应分析法和根轨迹方法对控