控制工程理论实验指导书

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1、《控制工程理论》实验指导书课程编号：02000310课程名称：控制工程理论“控制工程理论”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课程，其实验的目的是理论联系实际，加深对控制工程理论基本原理、基本规律的理解，掌握系统分析和系统设计的基本方法，通过学生自己动手进行实验，获得基本实验技能的训练,培养学生分析、操作和解决实际问题的能力，为后续课程和专业课程设计、毕业设计以及今后从事生产技术工作打下良好的基础。实验一至实验四的实验内容主要在AEDKLabACT自控/计控原理教学实验系统装置上进行，它利用教学实验系统的接口电路把模拟信号经转换

2、传送到计算机，再由计算机对数据进行分析、处理。实验一  典型环节的模拟研究一、实验目的：掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，通过对典型环节阶跃响应曲线的观测和分析，加深对典型环节的理解，掌握基本知识。二、实验的主要内容：1、根据表1-1所示的各典型环节的模拟电路图，观测其阶跃响应曲线。表1-1各典型环节的模拟电路图典型环节名称模拟电路图比例（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、实验设备及工具：AEDKLabACT自控/计控原理教学实验系统、PC机、万用表，连接线及工具若干；四、实验原

3、理分析各典型环节的方块图和模拟电路图的对应关系，写出传递函数，填入表1－2中。表1－2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） 五、实验方法和步骤运行LABACT程序，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实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路参考表1-1。该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1

4、=100K、200K来改变比例参数。实验步骤：（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：（a）安置短路套模块号跨接座号1A1当反馈电阻R1=100K时S4，S7当反馈电阻R1=200K时S4，S82A6S2，S6（b）测孔联线1信号输入（Ui）B1（0/+5V）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→A6（H1）（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。注：CH1选‘X1’档。时间量程选‘x4’档。（4）运行、观察、记录

5、：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变比例参数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1），重新观测结果。2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路参考表1-1。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。实验步骤：（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：（a）安置短路套模块号跨接座号1A1当反馈电容C=1uf时当反馈电容C=2uf时S4，S8

6、，S10S4,S8,S10,S112A6S2，S6（b）测孔联线1信号输入（Ui）B1（0/+5V）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→A6（H1）（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（Uo）。注：CH1选‘X1’档。时间量程选‘x4’档。（4）运行、观察、记录：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果。3)．观察积分环节的阶跃响应曲线典型

7、积分环节模拟电路参考表1-1。该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。实验步骤：（1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性方波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）：a．将函数发生器（B5）中的插针‘SST’用短路套短接。b．将S1拨动开关置于最上档（阶跃信号）。c．信号周期由拨动开关S2和“调宽”旋钮调节，信号幅度由“调幅”旋钮调节，以信号幅值小，信号周期较长比较适宜（周期在0.5S左右，幅度在2.5V左右）。（2）安置短路套、联线，构造模拟

8、电路：（a）安置短路套模块号跨接座号1A1当反馈电容C=1uf时当反馈电容C=2uf时S4，S10S4，S10，S112A6S2，S6（b）测孔联线1信号输入（Ui）B5（OUT）→A1（H1）2运放级联A1（OUT）→