实验报告典型环节的电路模拟

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1、东南大学能源与环境学院实验报告课程名称：自动控制原理实验名称：典型环节的电路模拟院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程姓名：李鹏学号：03009414实验室：自动控制实验室实验组别：同组人员：陈兴实验时间：2011年10月14日评定成绩：审阅教师：一.实验目的3二.实验设备3三.实验内容3四.实验曲线3五.实验原理5六.实验结论7七.实验思考题典型环节的电路模拟（实验报告）姓名：李鹏学号:03009414班级:030094实验指导老师：成绩：一、实验目的1.熟悉THBDC-1型信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用；2.熟悉各典型环节的阶跃响应特性及

2、其电路模拟；3.测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。二、实验设备1.THBDC-1型控制理论•计©:机控制技术实验平台；2.PC机一台（含上位机软件）、数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、采接卡接口线三、实验内容1.设计并组建各典型环节的模拟电路；2.测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输山响应的影响;四、实验数据或曲线图1实验曲线对应参数如下：OH1.1014MM7^9mu办MSB篇釀巧蓴鵞》雪曲＞»OjlHW.«-1.2•4--6-•t<秘MM•IM124144MM事«U1巧£Y«f«b>

3、理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析是十分有益的。本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原n理框图如图i-i所示。图中zjnz2表示由r、c构成的复数阻抗。1.比例(p)环节阁M比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。它的传递函数与方框阁分别为：G(S)=U°(S)=K当Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K吋的响应曲线如图1-2所示。电H.fv门K1thfU02.积分(D环节图1-2积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与

4、方框图分别为：G(5Ui(S)Ts恥)1Ts设IMS)为一单位阶跃信号，当积分系数为T吋的响应曲线如图1-3所示电/UfvAtb(r)图1-33.比例积分(PI)环节T<6Xs)比例积分环节的传递函数与方框图分别为：GLW=R2CS^=R2+_^=R2}1U人S)RCS/?!RCSRR2CS)其中T=r2C，K=R2/Ri设Ui(S)为一单位阶跃信号，图1-4示出了比例系数(K)为1、积分系数为T时的PI输出响应曲线。图1-44.比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框阁分别为:GCv)=K{+T5)=—(1+/?.C5)其中尺=/^/凡，77)=RCR恥)T

5、ds设Ui(S)为一单位阶跃信号，图1-5示出了比例系数(K)为2、微分系数为Td时PD的输出响应曲线。屯FfifvUUo(t)图1-55.惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为:当Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且放大系数(K)为1、时间常数为T时响应曲线如阁1-7所示。电六、实验结论连线是发现只需一开始连上电压表，只需一开始测出电压，观看各个原件是否通路即可。我做的这次实验电压测得3.6v，发现电路完好准确方开始正式实验。利川导线连接电路如图:首先自控->IRo—1—->+—++£+R:R（）Uo—4—0系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。熟悉这

6、些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析是十分有益的。于是根据资料和实验不难发现:、1）比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地a现输出信号的变化；2）积分环节的输出量与其输入量对吋间的积分成正比。（注）当实验电路屮有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零，实验时要退去锁；。由图1.1和1.2发现，没有锁零的电路，响应曲线只是两条直线，说明电路尚未发生改变，而其他的曲线可以很明显的发现应变的位置，这就是自动控制，利用改变信号来调节电路，而电路中的信号再反馈回来，再来改错。通过此次实验，我们初步了解了构成典型线性环节的模拟电路,理解了m、容参数对典型线性环

7、节阶跃响应的影响,掌握典型线性环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。七、实验思考题1、用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件不近似导出的？答：1）假定运放具有理想特性，即满足“虚短”“虚断”特性2）运放的静态量为零，个输入量、输出量和反馈量都可以用瞬时值表示其动态变化。2、积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？答：惯性环节的特点是，当输入x⑴作阶跃变