典型环节的模拟实验

《典型环节的模拟实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、专业：电气工程及其自动化姓名：xxx学号：311xxxxxxx实验报告日期：2013年10月24日星期四地点：玉泉教二213课程名称：控制理论（乙）指导老师：xxx成绩：实验名称：典型环节的模拟实验实验类型：探索验证同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求实验目的：1．熟悉慢扫描示波器的性能和使用方法；2．掌握典型环节的电模拟方法及其参数测试方法；3．测量典型环节的阶跃响应

2、曲线，了解参数变化对动态特性的影响。实验要求：1．画出各种典型环节的模拟电路，并注明参数；装2．实测各种典型环节的阶跃响应曲线。并注明时间坐标和输入信号幅值；3．分析实验结果，并根据实验思考题写出心得、体会。订二、实验内容和原理线根据数学模型的相似原理，我们应用电子元件模拟工程系统中的典型环节，然后加入典型测试信号，测试环节的输出响应。反之从实测的输出响应也可以求得未知环节的传递函数及其各个参数。模拟典型环节传递函数的方法有两种：第一种方法，利用模拟装置中的运算部件，采用逐项积分法，进行适当的组合，构成典型环节传递函数模拟

3、结构图；第二种方法将运算放大器与不同的输入网络、反馈网络组合，构成传递函数模拟线路图，这种方法可以称为复合网络法。我们的实验第二种方法：实验原理：本实验采用复合网络来模拟各种典型环节，即设置运算放大器不同的输入网络和反馈网络来模拟各种典型环节(注意环节的输入信号和输出信号的极性)。一、惯性环节的模拟惯性环节的传递函数为C(s)KG(s)R(s)Ts1（2-3-1）其中K一静态放大倍数T—惯性时间常数惯性环节的模拟电路如图2-3-1所示．模拟电路的传递函数为u(s)R/Ro21G(s)u(s)RCs1i2（2-3

4、-2）P．2实验名称：典型环节的模拟实验姓名：xxx学号：311xxxxxxx比较（2-3-1）式和（2-3-2）式，得K=R2/R1；T=R2C(a)模拟电路(b)输出响应图2-3-1惯性环节的模拟电路及响应当输入负阶跃信号时，其输出响应如图2-3-1(b)所示。从图中可知，T和K是响应曲线的两个特征量。T表示阶跃信号输入后，响应按指数上升的快慢，它可从响应曲线实测得到。二、积分环节的模拟积分环节的传递函数为装C(s)1G(s)R(s)Tsi（2-3-3）订T其中i—一积分时间常数．线(a)模拟电路(b)输出响应图2

5、-3-2积分环节的模拟电路及响应积分环节的模拟电路图如图2-3-2(a)所示，模拟电路的传递函数为uo(s)1G(s)u(s)RCsi（2-3-4）TRC比较（2-3-3）和（2-3-4）二式，得iT当输入负阶跃信号时，其输出响应如图2-3-2(b)所示。从图中可知，积分时间常数i是积T分环节的特征量，它表示阶跃输入后响应按线性上升的快慢，i可从响应曲线上求出，即响应上升到阶跃输入幅值时所需的时间。积分环节的特点是，不管输入幅值多小，输出就不断地按线性增长，输入幅值愈小，增长的速率愈小，只有输入为零时，输出才停止增

6、长而保持其原来的数值。从图中可看出运算放大器最终达到饱和值。P．3实验名称：典型环节的模拟实验姓名：xxx学号：311xxxxxxx三、比例积分环节的模拟比例积分环节的传递函数为C(s)1G(s)KR(s)Tsi（2-3-5）T其中K—比例系数；i—积分时间常数(a)模拟电路(b)输出响应图2-3-3比例积分环节的模拟电路及响应比例积分环节的模拟电路图如图2-3-3(a)所示。模拟电路的传递函数为装uo(s)R21G(s)()u(s)RRCs订i11（2-3-6）比较（2-3-5）和（2-3-6）两式得线R2

7、KRTRC1i1当输入负阶跃信号时，其输出响应如图2-3-3(b)所示。从该图中可以得到比例积分环节的T特征参数K和i。必须注意：在测试积分环节和比例积分环节的阶跃响应时，由于存在储能uu元件C，因此每次输入阶跃响应时，必须保证c为零，否则将因c的初始值不同使每次测得的响应不同。四、比例积分微分环节的模拟比例积分微分环节的传递函数为C(s)1G(s)KTsdR(s)Tsi（2-3-7）TT——比例系数；i——积分时间常数；d——微分时间常数．RR该环节的模拟电路如图2-3-4所示，当满足13，P．4实验名称

8、：典型环节的模拟实验姓名：xxx学号：311xxxxxxxRC1Ruo(t)RCui(t)uo(t)0t(a)模拟电路图(b)理想的输出响应图2-3-4比例积分微分环节的模拟电路及理想的响应CC21时，该电路的传递函数为U(s)RCRC1RRCG(s)O(2132232s)U(s)RCR