控制系统典型环节与系统的模拟实验报告

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1、汕头大学实验报告一、实验目的1、熟悉数字存储示波器及控制理论实验箱的使用方法。2、掌握用运算放大器组成控制系统典型环节的电子模拟电路。3、测量典型环节的阶跃响应曲线。4、通过本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、实验仪器1、TKKL-1控制理论实验箱1台2、TDS1001B数字存储示波器1台3、万用表1只4、U盘1只（学生自备，4G以下）三、实验原理1、以运算放大器为核心，由其不同的输入R-C网络和反馈R-C网络构成控制系统的各种典型环节，用数字存储示波器测量各环节的阶跃响应曲线。2、数字存储示波器的工作原

2、理及使用方法请参考《TDS1001B数字存储示波器用户手册》。3、操作过程注意事项。A、接通TKKL-1实验箱的电源总开关。B、接通TKKL-1实验箱上的直流电源开关。C、接通TKKL-1实验箱上的阶跃信号发生器电源开关。D、电位器顺时针调节时，电阻值增大。E、示波器探头接地端要与实验箱的地端牢固连接。四、实验内容与步骤1、分别画出比例、积分、惯性、微分和振荡环节的电路原理图比例环节惯性环节积分环节震荡环节微分环节2、按所设计的电路原理图接线，并在各电路的输入端输入阶跃信号，在电路的输出端观察并记录其单位阶跃响应的输出波形。

3、比例电路波形图，G（s）=1比例环节，G（s）=2惯性环节，G（s）=1/（Ts）其中T=RC当R=200k，C=0.1uF时，G（s）=1/（Ts）=50波形图如下当R=1M,C=1uF时，G（s）=1/（Ts）=10波形图如下积分环节，G（s）=1/（Ts+1），其中T=RC当R=1M,C=1uF时，波形图如下当R=510K,C=1uF时，波形图如下振荡电路，R1=100K,R2=1M,R3=100K,R4=1M,R5=1M,R6=100K,C1=1uF,C2=1uF微分电路，R1=200K,R2=410K,C=0.1u

4、F五、实验思考题1、用运算放大器模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出来的？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、积分环节与惯性环节的主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？在什么条件下，又可以视为比例环节？答：惯性环节的特点是，当输入x(t)作阶跃变化时，输出y(t)不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y(t)随时间呈直线

5、增长。当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。3、如何根据阶跃响应的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？答：用示波器的“时标”开关测出过渡过程时间t（即98%UO时的时间），由公式T=t/4计算时间常数