1、控制工程基础课程实验教学大纲课程名称：控制工程基础（Basis of Control Engineering）课程编号：0113053适应专业：车辆工程专业实验学时：6学 期：4拟 订 人：陈红梅 日 期：2013、9课程负责人：陈红梅考核方式：实验报告一、实验的性质、任务和基本要求（一）本实验课的性质控制工程基础是机械设计制造及自动化专业的一门学科基础与专业限选课程。因其较强的理论性、应用性及实践性，故应充分重视实验教学。要求学生在实验中发现问题、解决问题，加深对理论知识的理解和应用。目的是使学生建立经典控制论的思维，掌握和了解其基本理论、研究方法，培养运用控制的理论、方法去解决工程实际问题
2、的能力。 （二）基本要求1、熟悉 MATLAB 软件环境和控制系统工具箱相关内嵌函数的用法，可以编写基本的 M 文件。2、掌握系统传递函数的两种表示形式，能熟练应用 MATLAB 进行系统建模及模型转换，加深对系统传递函数有关知识的理解。3、研究一阶、二阶、高阶系统对典型输入信号的响应特性，定性分析系统特征参数对系统动态性能的影响，定量分析系统特征参数与时域性能指标之间的关系；学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。4、分析系统的频率特性，能熟练利用 MATLAB 绘制系统的 Nyquist 图和 Bode 图，加深对频率特性的理解。（三）实验学时分配表项目编号 实 验 内 容 实验类型 备注
3、实验学时系统建模及模型转换 基础性 必做 2系统的时间响应分析 基础性 必做 2系统的频率特性分析 基础性 必做 2合 计 6二、实验教学内容项目编号：实验名称：系统建模及模型转换1、实验目的：（1）熟悉 MATLAB 软件环境和控制系统工具箱相关内嵌函数的用法。（2）掌握系统传递函数的两种表示形式，能熟练应用 MATLAB 进行建模及模型转换。（3）掌握各种典型环节的传递函数。2、实验内容（1）用 MATLAB 对系统建立传递函数模型并进行模型转换。 4325.0)(sG )8.(12）（ 0s.)(s）（ ）（2）利用 MATLAB 建立系统模型并求出传递函数。 3、实验要求（1）能熟练应
4、用 MATLAB 函数建立系统传递函数模型。（2）能熟练应用 MATLAB 函数进行模型转换。（3）能根据系统传递函数方框图，熟练利用 MATLAB 编写程序求出系统传递函数。承担实验室：G202项目编号：实验名称：系统的时间响应分析1、实验目的（1）理解系统时间响应的概念、组成等相关知识。（2）掌握一阶、二阶、高阶系统对典型输入信号的响应分析方法和响应特性。（3）了解一阶、二阶、高阶系统对任意输入信号的响应特性分析。（4）熟悉 MATLAB 中的时间响应分析函数并能能熟练应用对系统进行时间响应分析。2、实验内容（1） 分别输入单位阶跃、单位脉冲、正弦信号，求一阶系统 (T 任取10)s(TG
5、3 值，如 3,6,9)的各个响应。（2）设 n 不变（如 =2） ，分别输入单位阶跃、单位脉冲、正弦信号，求二阶系统（=0、=0.2、=1 、=5）的各个响应。2)s(sG（3）设 不变（如=0.2） ，分别输入单位阶跃、单位脉冲、正弦信号，求二阶系统（ n=2、4、8）的各个响应。2n2)s(s（4）求一个稳定的三阶系统 的单位阶跃响应和一个不稳定542)s(3sG的三阶系统 的单位阶跃响应，对比两种结果分析原因。453)s(2G3、实验要求（1）熟练应用 MATLAB 绘制典型输入信号作用下一阶系统的响应曲线，并分析时间常数 T 对系统响应性能的影响。（2）熟练应用 MATLAB 绘制典
6、型输入信号作用下二阶系统的响应曲线， 分析阻尼比 和无阻尼固有频率 n 如何影响系统的响应性能。（3）熟练应用 MATLAB 绘制典型输入信号作用下三阶系统的响应曲线，分析系统特征根是怎样影响系统稳定性的。承担实验室：G202项目编号：实验名称：系统的频率特性分析1、实验目的（1）熟练掌握使用 MATLAB 软件绘制系统 Bode 图及 Nyquist 图的方法。（2）加深对 Bode 图及 Nyquist 图的了解，明确 Bode 图及 Nyquist 图的意义。（3）能根据 Bode 图 及 Nyquist 图分析系统的性能。2、实验内容（1）已知系统开环传递函数，试分别绘制其 Nyqui
7、st 图及 Bode 图： )2(50)s(sG)15(s20)(G)12(s0)G 1.3 5.).(4s）（2）对典型二阶系统 ，试绘制 取不同值时的 Bode 图。设22)s(nn=6，=0.1:0.1:1.0。3、实验要求熟练应用 MATLAB 绘制系统的 Nyquist 图及 Bode 图，进行系统频率特性分析。承担实验室：G202三、说明1、实验前应认真预习实验指导书，熟悉 MATLAB 操作环境。2、实验开始后要求学生参照实验指导书，在规定时间内独立完成实验，认真记录实验结果。3、实验中出现问题举手示意，教师引导学生独立分析、解决。4、实验结束后，教师对学生的实验记录进行检查，并在实验报告上签字。5、关闭设备，清扫实验室。
