电子信息专业自控原理实验

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1、《自控原理实验》自控原理实验室（1C26123）自控原理实验箱实验一典型环节的模拟研究一、实验目的1.学习并掌握构成典型环节的模拟电路。2.熟悉各种典型环节的阶跃响应1111线。3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响，学会山阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。二、各典型环节的结构框图及模拟电路和阶跃响应曲线1.比例环节①比例环节的结构框图R(S)FKfC(S)图1・1比例环节的结构框图②比例环节的模拟电路100K100K图1-2比例环节的模拟电路③比例环节的单位阶跃响应C(t)=K；K=R

2、/R0④比例环节的阶跃响应

3、曲线c(t)八IVol*tr(t)-ivol"七图1・3比例环节的阶跃响应曲线1.惯性环节①惯性环节的结构框图TS+1fC(S)图1・4惯性环节的结构框图②惯性环节的模拟电路1PFH——C1100K100K图1-5惯性环节的模拟电路③惯性环节的单位阶跃响应C(t)=K(l・e")；K=R

4、/R0>T=R1C1图1・6惯性环节的阶跃响应曲线3.积分环节①积分环巧的结构框图TSfC(S)图1・7积分环节的结构框图②积分环节的模拟电路图1-8积分环节的模拟电路③积分环节的单位阶跃响应c(t)=trr；t=r()ci④积分环节

5、的阶跃响应曲线r(七片图1・9积分环节阶跃响应曲线4・微分环节①微分环节的结构框图R⑸—TS—C⑸图1-10微分环节的结构框图②微分环节的模拟电路③微分环节的单位冲击响应C(t)=TS(t):&⑴为单位脉冲函数④微分环节的阶跃响应曲线T=R2C!C(t八oltIV..0**1图1-12微分环节的阶跃响应曲线1.依次按典空电路接线，输入端r(t)接阶跃信号并与数字示波器OSC的CH1连接，CH2接输出端C(t)«设置信号输出周期档设置为20ms-1.4s。2.打开实验箱电源。启动计算机，运行“自控计控实验”，进入网络实验

6、系统。3.选择串口(如不选择，则默认C0M1为通讯口)。4.选择“自控实验”，点击“典型环节的模拟研究”。点击“启动显示”，打开实验界面。5.点击“运行”，观察并调整输入阶跃信号的幅度为1V(调节电脑上采样电压为0.5V/格，时间为100ms/格)0按表1-1设迸各典型环节的电路参数，观察并记录波形及数据，填入表1-1中。四.实验报告1.画出各坏节的模拟电路图及实验Illi线。2.推导出各环节的传递函数，并与理论计算的结呆相比较。表1-1典型环节实验记录典型环节K、T值单位阶跃响应参数响应曲线比例(P)K=R1/R()

7、C(t)=KRi=100KR!=200K惯性K=R

8、/R()T=RiC1C(t)=K(l-e'tfr)0)=111FCj=2uF积分(1)T=RoC!C(t)=t/TC)=2uFC1=4.7uF微分(D)T=R2C!C(t)=T6(t)R—100KJR=51K实验二控制系统瞬态响应一、实验目的1.学习构成典型二阶系统的模拟电路。2.熟悉二阶系统的阶跃响应曲线，了解参数变化对典型环节动态特性的影响。3.学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。二、典型的二阶系统1.典型二阶系统的方块图R(S)C(S)其中:闭环传递函数:

9、K=K1/To=K1W(S)=wn2S2+2§3riS+3n2图2-1典型二阶系统原理方块图图屮T（）=1S、Tj=0.1S、Ki分别取10、5、2.5、1。2.典型二阶系统的传递函数开环传递函数:G(S)=S(T1S+1)=S(0.1S+1)wn=7Ki/TiTog=4-^To/KiTi其中：2注意：下面的红字和表格2・1不用写到实验报告上。邛介系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种悄况下具体参数的表达式如下表2-1o条件01KK=K

10、/To=K

11、wnwn=VKi/TiTo=71OKigC(tp)C(t

12、p)二1+厂5/」1-/C（8）1//Mp(%)Mp=e-

13、1/S)§C（切）C(8)Mp(%)tp(s)ts(s)阶跃响应曲线测星哆//十算值测量值///vtM值测量哆//L算值0<£<1欠阴尼阶跃响应为衰減震荡205^5021.18170.2//o.3/0.8//0.8/c(t)j/Nfr002o

14、tlt；s■£=1临界阻尼阶跃响应为单调指数曲线402.5511/c(t)uE>1过阻尼