电气自控原理实验指导书

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1、实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。2.掌握控制系统时域性能指标的测量方法。二、实验仪器1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。2．时域

2、性能指标超调量的测量方法（1）启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。（2）检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。（3）连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。（4）在实验项目的下拉列表中选择实验一[典型环节及其阶跃响应]。（5）鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实

3、验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。（6）用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到。四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图附录－1。2.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图附录－2。3.积分环节的模拟电路及其传递函数如图附录－3。16图附录－1比例环节模拟电路图图附录－2惯性环节的模拟电路图4.微分环节的模拟电路及传递函数如图附录4图附录－3积分环节的模拟电路图图附录－4微分环节的模拟电路图5．比

4、例+微分环节的模拟电路及传递函数如图附录－5。6.比例+积分环节的模拟电路及传递函数如附录图－6。图附录－5比例+微分环节的模拟电路图图附录－6比例+积分环节的模拟电路图五、实验步骤启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。1.比例环节(1)连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。(2)在实验项目的下拉列表中选择实验一[一、典型环节及其阶跃响应]。(3)鼠标单击按钮，

5、弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置16相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果(4)观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。(5)记录波形及数据（由实验报告确定）。2.惯性环节(1)连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。(2)实验步骤同1中的（2）～（5）。3.积分环节（1）连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。（2

6、）实验步骤同1中的（2）～（5）。4.微分环节（1）连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。（2）实验步骤同1中的（2）～（5）。5.比例+积分环节（1）连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容连在模拟开关上。检查无误后接通电源。（2）实验步骤同1中的（2）～（5）。6.测量系统的阶跃响应曲线，并记入表附录1中。六、实验报告1.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由电路计

7、算的结果相比较。2.将实验中测得的曲线、数据及理论计算值，整理列表。七、预习要求1．阅读实验原理部分，掌握时域性能指标的测量方法。2．分析典型一阶系统的模拟电路和基本原理。表附录1一阶系统实验数据测试表参数阶跃响应曲线TS（秒）理论值实测值R1=R2=100KC=1uf比例环节16K=1T=0.1S惯性环节积分环节微分环节比例+微分环节比例+积分环节R1=100KR2=200KC=1ufK=2T=1S比例环节惯性环节积分环节微分环节比例+微分环节比例+积分环节注：实验数据测试表由