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时间:2019-11-15
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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
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