武汉大学《自动控制原理》实验报告

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1、2016～2017学年第一学期《自动控制原理》实验报告年级：2014级班号：姓名：He学号：成绩：教师：实验设备及编号：实验同组人名单：实验地点：电气工程学院自动控制原理实验室实验时间：2016年10月37目录：实验一典型环节的电路模拟2一、实验目的2二、实验内容2三、实验电路图及参数3四、实验分析10五、实验思考题11实验二二阶系统的瞬态响应12一、实验目的12二、实验设备12三、实验电路图及其传递函数12四、实验结果及相应参数14五、实验分析16六、实验思考题16实验五典型环节和系统频率特性的测量17一、实验目的17二、实验

2、设备17三、传递函数·模拟电路图及波特图17四、实验思考题22实验六线性定常系统的串联校正24一、实验目的24二、实验设备24三、实验电路图及其实验结果24四、实验分析28五、实验思考题28实验七单闭环直流调速系统29一、实验目的29二、实验设备29三、PID参数记录表及其对应图像30四、PID控制参数对直流电机运行的影响3737实验一典型环节的电路模拟一、实验目的1．熟悉THKKL-B型模块化自控原理实验系统及“自控原理软件”的使用；2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化

3、对其动态特性的影响。二、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出响应的影响。三、实验电路图及参数1．比例（P）环节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图分别为：图1-1比例环节的模拟电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。当Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K时的响应曲线如图1-2所示。若比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k。37若比例系数K=2时，电路中的参数取：R1=100

4、k，R2=200k。图1-2比例环节的响应曲线2．积分（I）环节积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为：根据积分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图1-9所示。图1-3积分环节的模拟电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。37设Ui(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T时的响应曲线如图1-4所示。若积分时间常数T=1s时，电路中的参数取：R=100k，C=10uF(T=RC=100k×10uF=1s)；若积分时间常数T=0.1s时，电路中的参数取：R=100k，C=1

5、uF(T=RC=100k×1uF=0.1s)；图1-4积分环节的响应曲线3．比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：其中T=R2C，K=R2/R1根据比例积分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图1-10所示。37图1-5比例积分环节的模拟电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。注：通过改变R2、R1、C的值可改变比例积分环节的放大系数K和积分时间常数T。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。若取比例系数K=1、积分时间常数T

6、=1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K=R2/R1=1，T=R2C=100k×10uF=1s)；若取比例系数K=1、积分时间常数T=0.1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=1uF(K=R2/R1=1，T=R2C=100k×1uF=0.1s)。图1-6比例积分环节的响应曲线374．比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为：根据比例微分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图1-11所示。图1-7比例微分环节的模拟电路图中后一个单元为反相器，

7、其中R0=200k。若比例系数K=1、微分时间常数T=1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K=R2/R1=1，T=R1C=100k×10uF=1s)；若比例系数K=1、微分时间常数T=0.1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=1uF(K=R2/R1=1，T=R1C=100k×1uF=0.1s)；37图1-8比例微分环节的响应曲线5．比例积分微分(PID)环节比例积分微分(PID)环节的传递函数与方框图分别为：R1C2R1C2S设Ui(S)为一单位阶跃信号.比例积分微分(PI

8、D)环节根据比例积分微分环节的方框图，用CT01实验模块组建相应的模拟电路，如图1-9所示。图1-9比例积分微分环节的模拟电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。若比例系数K=2、积分时间常数TI=0.1s、微分时间常数TD=0.1s时，电路中的参数取：