实验四一阶系统的阶跃响应

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1、自动控制原理实验指导书沈阳理工大学应用技术学院30实验一认识性实验——仿真软件入门一、实验目的1、了解和熟悉仿真软件Multisim的基本功能和使用方法。2、掌握在仿真软件Multisim平台上绘制电路图和进行仿真实验。二、实验内容1、线性电阻软件的伏安特性曲线测试(1)单击计算机的Mulitsim图标进入基本界面。(2)用鼠标单击仿真软件基本界面上面的真实元件工具条中的“Basic”按钮，如图1所示，在弹出的的对话框“Family”栏下选取“RESISTOR(电阻)”,再在“Component”栏下选取“300Ohm5

2、%”的电阻，如图2所示，最后点对话框的右上角的”OK”按钮，将电阻调入电路窗口。图1元件工具条图230(3)按工具条中的“Source（电源）”按钮，在“Family”栏中选取“POWER_SOUCERS”，再在“Component”栏下选取“DC_POWER”，将直流电源调入电路窗口。(4)按上述方法，再选取“GROUND”，将底线符号调入窗口。(5)在窗口右侧的虚拟仪表中调用“Multimeter（数字万用表）”，放入电路窗口中。(6)按下图3连成电路，最后按界面右上角的“仿真开关”进行仿真，观察两块万用表的数值。图

3、32、RC振荡电路(1)按上述选取电路器件的方法选取划线变阻器、电源、电容、开关、接地、示波器，接成如图4的电路图。图4RC振荡电路(2)观察示波器的波形，将波形的变化图画在实验报告中。3、555定时器30(1)按前面介绍的方法选取图5中所用到的电路器件，并按图5连成电路图。图5555定时器(2)观察示波器的中的波形，当改变图中电阻R1，R2阻值或电容C1的容值，观察小灯的闪烁情况。（）(3)把图5连成实物图,并将波形图画在实验报告上。三、实验报告1、将图4，图5的线路图和波形图画在报告中，并讨论图5中的灯的闪烁频率受什

4、么影响。2、画出下面的电路图，并附在实验报告中。30实验二典型环节的模型电路和软件仿真一、实验目的1、学习比例环节，惯性环节的模拟方法。2、学习比例环节，惯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。3、掌握用运放组成控制系统比例环节，惯性环节的电子电路。4、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。二、实验内容1、构成比例、惯性环节的模拟电路。2、用Multisim仿真各典型环节。3、由阶跃响应计算典型环节的传递函数。三、电路模拟实验原理1、构成比例环节的模拟电路（见图1）该电路的

5、传递函数为：。图1比例环节的模拟电路原理图比例环节中，分别取以下数据，观察现象：①②③2、构成惯性环节的模拟电路（见图2）该电路的传递函数为：，其中，。30图2惯性环节模拟电路原理图惯性环节中，分别取以下数据，观察现象：①②③，，。四、实验报告要求1、写出图1、图2的传递函数。2、把图1、图2示波器的波形画在实验报告中。五、问题讨论根据测得的比例和惯性环节单位阶跃响应曲线，分析参数变化对动态特性的影响？实验三积分环节、微分环节30的模拟仿真一、实验目的1、学习积分环节，微分环节的模拟方法。2、学习积分环节，微分环节阶跃响

6、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。3、掌握用运放组成控制系统积分环节，微分环节的电子电路。4、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。二、实验设备和仪器实验采用Multisim电子仿真软件，进行典型环节的仿真三、实验线路及原理以运算放大器为核心元件，有不同的R-C输入网络和反馈环节网络组成的各种典型，如图1，图中，为复数阻抗，它们都由R，C构成。图1运放的反向连接基于图中A点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1得：由上式可求得由下列模拟电路组成典型环节的传递函数及其单位阶跃响应

7、。四、实验步骤1、在仿真软件中画出实验原理图，并进行仿真，观测计算机屏幕出现的响应曲线及数据。302、记录波形及数据。3、分析实验响应曲线与理论仿真曲线的区别，并分析出差异的原因。五、实验内容分别画出积分，微分和振荡环节的模拟电路图。按下列分典型环节的传递函数，调节响应的模拟电路的参数，观察并记录其单位阶跃响应波形。1、积分环节的传递函数如下式中积分常数。积分环节的模拟电路如图2所示，其中，其输出响应曲线如图3所示。图2积分环节的模拟电路30图3积分环节的输出曲线其中2、微分环节式中微分常数。微分环节的模拟电路如图4所示

8、，其中，其输出响应曲线如图5所示。图4微分环节的模拟电路30图5微分环节的输出曲线3、比例加微分环节图6和图7分别为比例微分环节的模拟电路和输出曲线。30图6比例微分的模拟电路图7比例微分的输出曲线其中，，30实验四一阶系统的阶跃响应一、实验目的1、研究一阶系统数学模型的建立及函数表达式的推导；2、研究一阶系统的时域