典型环节的电路模拟与软件仿真研究

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1、典型环节的电路模拟与软件仿真研究一•实验目的1.通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。2.通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及英特性，掌握电路模拟和软件仿真研究方法。二・实验要求1.设计各种典型环节的模拟电路。2.完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。3.在上位机界而上，填入各个环节的实际（非理想）传递函数参数，完成典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。三・实验原理无上位机时，利用实验箱上的信号源单元U2所输出的周期阶跃信号作为环节输入，即连接箱上U2的“阶跃”与环节的输入端（例如对

2、比例环节即图1.1.2的Ui），同时连接U2的“锁零（G）”与运放的锁零G。然后用示波器观测该环节的输入与输出（例如对比例环节即测试图1.1.2的Ui和Uo）。有上位机时，必须在熟悉上位机界而操作的基础上，充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能，接线方式将不同于上述无上位机情况。四・实验所用仪器PC微机（含实验系统上位机软件）、ACT-I实验箱、USB2.0通讯线五・实验步骤和方法1.设计各种典型环节的模拟电路。2.完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。3.在上位

3、机界面上，填入各个环节的实际（非理想）传递函数参数，完成典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。具体步骤：1.熟悉实验箱，利用实验箱上的模拟电路单元，参考木实验附录设计并连接各种典型环节（包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节）的模拟电路。注意实验接线前必须先将实验箱上电，以对运放仔细调零。然后断电，再接线。接线时要注意不同环节、不同测试信号对运放锁零的要求。在输入阶跃信号吋，除比例环节运放可不锁零（G可接-15V）也可锁零外，其余环节都需要考虑运放锁零。2.利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参

4、数变化对典型环节阶跃特性的影响。无上位机时，利用实验箱上的信号源单元U2所输出的周期阶跃信号作为环节输入，即连接箱上U2的“阶跃”与环节的输入端（例如对比例环节即图1.1.2的Ui）,同时连接U2的“锁零（G）”与运放的锁零G。然示用示波器观测该环节的输入与输出（例如对比例环节即测试图1.1.2的Ui和Uo）0注意调节U2的周期阶跃信号的“频率”电位器RP5与“幅值”电位器RP2,以保证观测到完整的阶跃响应过程。有上位机时，必须在熟悉上位机界而操作的基础上，充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能，接线方式

5、将不同于上述无上位机情况。仍以比例环节为例，此时将Ui连到实验箱U3单元的01（D/A通道的输出端），将Uo连到实验箱U3单元的T1（A/D通道的输入端），将运放的锁零G连到实验箱U3单元的G1（与01同步），并连好U3单元至上位机的USB2.0通信线。接线完成，经检查无误，再给实验箱上电后，启动上位机程序，进入主界面。界面上的操作步骤如下：①按通道接线情况:通过上位机界面中“通道选择”选择任一组任一路A/D输入作为环节的输出，选择任一路D/A作为环节的输入.不同的通道，图形显示控件中波形的颜色将不同；将另一输出通道直接送倒输入通道（显示示波器信号源发出的输入

6、波形）o②硬件接线完毕后，检查USB口通讯连线和实验箱电源后，运行上位机软件程序,如果冇问题请求指导教师帮助。③进入实验模式后，先对显示模式进行设置：选择“X-t模式”；选择“T/DIV”为ls/lIIZ。④完成上述实验设置，然麻设置实验参数，在界面的右边可以设置系统测试信号参数，选择“测试信号”为“周期阶跃信号”,选择“占空比”为50%,选择“T/DIV”为“1000ms”,选择“幅值”为“3V”，可以根据实验需要调整幅值，以得到较好的实验曲线，将“偏移”设为“0”。以上除必须选择“周期阶跃信号”夕卜，其余的选择都不是唯一的。要特别注意，除单个比例环节外，对

7、其它环节和系统都必须考虑环节或系统的时间常数，如仍选择“输入波形占空比”为50%,那么“T/DIV”至少是环节或系统中最大时间常数的6〜8倍。这样，实验屮才能观测到阶跃响应的整个过程。⑤以上设査完成后，按LabVIEW±位机软件小的“RUN”运行图标來运行实验程序，然后点击右边的“Start”按钮来启动实验，动态波形得到显示，直至周期响应过程结束，如上述参数设置合理就可以在主界面图形显示控件中间得到环节的“阶跃响应”。⑥利用LabVIEW软件中的图形显示控件小光标"Cursor"功能（详见软件使用说明书）观测实验结果；改变实验箱上环节参数，重复⑤的操作；如发现

8、实验参数设置不当，看不到“阶跃响应”全