自控实验材料

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1、实验典型环节的模拟研究1.各典型环节的方块图及传函2.各典型环节的模拟电路图及输入响应各典型环节名称模拟电路图输出响应比例积分(PI)1U°(t)=KT〒t日)其中K=Ri/Ro其中T=RoC比例徴分(PD)U°(t)=KT6(t)+K其中6(t)为单位脉冲函数(Ri+兔)K=RRRT=(Rl+R£U°(t)=K(1—严)其中K=R1/Ro，T=RiC各典型环节名称模拟电路图输出响应比列积分徽分（PID）R0▲UQ=环①+Kp+*■t其中5（t）为单位脉沖函数Kp=Ri/RoTi=RoCi>Ta=R1

2、R2C2/R1)3・实验内容及步骤⑴观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性坏节的阶跃响曲线。①准备：使运放处于工作状态。将信号源单元（U1SG）的ST端（插针）与+5V端（插针）用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3DJ6）夹断，这时运放处于工作状态。②阶跃信号的产生：电路可采用图1-1所示电路，它由“单脉冲单元”（U13SP）及“电位器单元”（U14P）组成。短路块Ui具体线路形成：在U13SP单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至U14P单元的X插针；在U14P单元

3、中,将Z插针和GND插针用“短路块”短接,最后由插座的Y端输出信号。以后实验若再用到阶跃信号时，方法同上，不再赞述。实验步骤：①按2屮的各典型环节的模拟电路图将线接好（先按比例）。（PID不接）②将模拟电路输入端（Ui）与阶跃信号的输出端Y相联接；模拟电路的翰出端（Uo）接至示波器。③按下按钮（或松平按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线U（t）,且将结果记ho改变比例参数，重新观测结果。④同理得出积分、比例积分、比例微分和惯牲环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线见表l-lo⑵观察P

4、ID环节的响应匙线。实验步骤：①此时U1采用U1SG单元的周期性方波信号（U1单元的ST的插针改为与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压，信号周期山波段开关S12和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。以信号幅值小、信号周期较长比较适宜）。②参照2屮的PID模拟电路图，将PID环节搭接好。③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端（U1）,用示波器观测PID输出端（U0）,改变电路参数，重新观察并记录。表1表1-1（续）实验二

5、典型系统瞬态响应和稳定性1.典型二阶系统①典型二阶系统的方块图及传函图2・1图是典型二阶系统原理方块图，其中TO=1S,T1=O.1S,K1分别为10、5、2.5、开坏传函：G（S）=$（丁$+］）=S（01S+1）其中K=K1/TO=K1=开坏增益闭环传函：W⑸=S+2：S+s其中s尸；K/TT'尸*JTIKT表2・1列出有关二阶系统在三种情况（欠阻尼，过阻尼）下具体参数的表达式，以便计算理论值。至于推导过程请参照有关原理书。表2-1况各参厂0

6、KiC(tp)C®=l+8-gJ1-©2C(oo)1种情况各参数0

7、系统的特征方程为1+G(S)H(S)=O,*S56+11.96S2+19.6S+19.6K=00

8、中。③分別按R=20K；40K；100K改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应C（t）,测量并记录性能指标Mp、tp和Ts,及系统的稳定性，并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。参数取值及响应Illi线，详见表2。表2参数项NR千欧K(1/s)Wn⑴s)gC(tp)C(oo)MP(%)tp：s)ts(s)1•1阶跃响应曲线测彭7/+算测苇/算测号/算0<^<1欠阻尼响应衰减1010100.54.64%0.4//0.360.75//0.8•