自动控制原理实验

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1、实验：自动控制原理实验3.1线性系统的时域分析3.1.1典型环节的模拟研究一.实验要求1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．典型环节的方块图及传递函数典型环节名称方块图传递函数比例（P）积分（I）比例积分（PI）比例微分（PD）惯性环节（T）比例积分微分（PID）三．实验内容及步骤在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。如果选用虚拟示波器，只要运行LABACT程序

2、，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。图3-1-1典型比例环节模拟电路典型比例环节的传递函数：单位阶跃响应：实验步骤：注：‘SST’不能用“短路套”短接！（1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）：B1单元中电位器的左边K3开关拨下（

3、GND），右边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1的Y测孔）调整为4V（调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y测孔）。（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线模块号跨接座号1A1S4，S7（电阻R1=100K）2A6S2，S61信号输入（Ui）B1（Y）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→A6（H1）（3）运行、观察、记录：（注：CH1选‘×1’档。时间量程选‘×1’档）①打开虚拟示波器的界面，点击开始，按

4、下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t）见图3-1-2。②改变比例系数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1），重新观测结果，填入实验报告。2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。图3-1-4典型惯性环节模拟电路典型惯性环节的传递函数：单位阶跃响应：实验步骤：注：‘SST’不能用“短路套”短接！（1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）：B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND），右

5、边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1的Y测孔）调整为4V（调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y测孔）。（2）构造模拟电路：按图3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线模块号跨接座号1A1S4，S8，S10（电容C=1uf）2A6S2，S61信号输入（Ui）B1（Y）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→A6（H1）（3）运行、观察、记录：（注：CH1选‘×1’档。时间量程选‘×1’档）①打开虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观

6、测A6输出端（Uo），按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+4V阶跃），等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到4V（输入）×0.632处，，得到与惯性的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T。A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t）见图3-1-3。②改变时间常数及比例系数（分别改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1和反馈电容C），重新观测结果，填入实验报告。3)．观察积分环节的阶跃响应曲线典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。图3-1-5典型积分环节模拟电

7、路典型积分环节的传递函数：单位阶跃响应：实验步骤：注：‘SST’用短路套短接！（1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度1秒左右（D1单元左显示）。③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=1V（D1单元右显示）。（2）构造

8、模拟电路：按图3-1-5安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线1信号输入（Ui）B5（OUT）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→A6（H1）模块号跨接座号1A1S4，S10（电容C=1uf）2A6S2，S63B5‘S-ST’（3）运行、观察、记录：（注：CH1选‘×1’档。时间量程选‘×1