《自动控制原理（机械）》实验指导书
实验四 简单闭环控制系统的控制器的设计（实验代码4）
一、实验目的和任务
1、 改变简单闭环控制系统的控制器PID的参数使系统的控制效果得到改善
二、实验仪器、设备及材料
1、 计算机 2、 MATLAB软件
三、实验原理
1、 利用计算机完成对控制系统PID参数的改变观察系统的控制效果。
四、实验步骤
如图所示，已知晶闸管一直流电机单闭环调速系统（ v 一 M 系统）的 simulink 动态结构图如下图所示。
图中直流电机的参数： Pnom = l0kw , nnom=1000r/min, Unom＝ 220V , Inom＝ 55A ，电枢电阻 Ra=0.5Ω, V一M 系统主电路总电阻R = lΩ，额定磁通下的电机电动势转速比Ce=0.1925V·min/r，电枢回路电磁时间常数Ta=0. 017s ，系统运动部分飞轮矩相应的机电时间常数Tm=0. 075s，整流触发装置的放大系数 Ks=44，三相桥平均失控时间Ts=0.00167s，拖动系统测速反馈系数 Kf= 0.01178 V·min/r ，比例积分调节器的两个系数 T1= 0.049s ， T2=0.088s。试绘制出在图中该系统在给定信号作用点 ① 处的单位给定阶跃响应曲线;
1、 当比例积分调节器仅取为比例放大器（放大倍数 Kp= 10 ）时，单位阶跃响应曲线 2、 当比例积分调节器取参数T1= 0.049s与T2=0.088s时，单位阶跃响应曲线
(l）解题的几点考虑。
采用工程上惯用的做法，已将可控硅及其触发装置近似为一阶惯性环节。图中，内反馈为额定励磁下直流电机里的电势反馈，这是由直流电机工作原理所决定的。用测速发电机作反馈控制元件构成负反馈闭环控制，这是一个单闭环控制系统。若计及直流电机里的电势反馈闭环，则是一个双闭环系统。
再次提请注意，系统动态结构图的.mdi 文件在计算机磁盘空间里存放的路径最好选择为 MATLAB 6 . 5＼Work ，这样编写程序时便可省略路径。
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Simulink 模型文件 mx007 . mdl
( 2 ）在程序文件方式下执行以下 MATLAB 程序 L151 . m :
%MATLAB PROGRAM L151.m [a , b , c , d ]=linmod2 ( ' mxo 07 ' ) ; sys=ss( a,, b , c , d ) ; Step(ss)
五、实验报告要求
1、 将各实验内容的要求写入实验报告。 2、 将实验程序写入实验报告。
3、 记录各命令运行后的结果（数据和曲线）。 4、 对校正结果给出结论（改善了哪些指标）。
5、 实验报告应手工填写。
六、实验注意事项
1、 应注意记录下每一命令和运行后的结果，并写入实验报告中。
2、 对实验结果给出结论。
七、思考题
1、 当控制器为比例（P）时系统的超调量、调节时间各为多少？
2、 当控制器为比例积分调节器(PI) 时系统的超调量、调节时间各为多少？ 3、 系统阶跃响应的稳态值各为多少？
注释：实验一可作为上机指导 主要参考文献
董景新等．控制工程基础（第二版）．北京：清华大学出版社，2003.08 黄忠霖．控制系统MATLAB计算及仿真．北京：国防工业出版社，2004.02 冯巧玲．自动控制原理．北京：北京航空航天大学出版社，2003.09
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