热工自控实验一报告.doc

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1、东南大学能源与环境学院实验报告课程名称：热工过程自动控制原理实验名称：典型环节的电路模拟院（系）：能源与环境学院专业：姓名：学号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：2013年10月17日评定成绩：审阅教师：一、实验目的（1）熟悉THBDC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用；（2）熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；（3）测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。二、实验设备（1）THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；（2

2、）PC机一台(含上位机软件)、数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、采接卡接口线；三、实验内容（1）设计并组建各典型环节的模拟电路；（2）测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析是十分有益的。本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图如图1-1所示。图中Z1和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。五、典各型环节实验电路图及参数说

3、明（1）比例（P）环节图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K。若比例系数K=2时，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K。（2）积分（I）环节图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R=100K，C=10uF(T=RC=100K×10uF=1)；若积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：R=100K，C=1uF(T=RC=100K×1uF=0.1)；（3）比例积分(PI

4、)环节图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若取比例系数K=1、积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)；若取比例系数K=1、积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=1uF(K=R2/R1=1,T=R1C=100K×1uF=0.1S)。（4）比例微分(PD)环节图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若比例系数K=1、微分时间常数T=1S时，电路中

5、的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1,T=R1C=100K×10uF=1S)；若比例系数K=0.5、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R1=200K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=0.5,T=R1C=100K×10uF=1S)；（5）惯性环节图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若比例系数K=1、时间常数T=1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1,T=R2C=100K×10uF=1s

6、)。若比例系数K=1、时间常数T=2S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K，C=10uF(K=R2/R1=2,T=R2C=200K×10uF=2)。一、各环节传递函数及阶跃响应曲线（1）比例（P）环节传递函数与方框图分别为：当Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K时的响应曲线如图1-1、1-2所示。图1-1图1-2图1-1中，比例系数K=1，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K。图1-2中，比例系数K=2，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K。（2）

7、积分（I）环节传递函数与方框图分别为：设Ui(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T时的响应曲线如图1-3、1-4所示。图1-3图1-4图1-3中，积分时间常数T=1S，电路中的参数取：R=100K，C=10uF(T=RC=100K×10uF=1)。图1-4中，积分时间常数T=0.1S，电路中的参数取：R=100K，C=1uF(T=RC=100K×1uF=0.1)。（注：图中输出超出输入的时间为手动延时。）（3）比例积分(PI)环节传递函数与方框图分别为：其中T=R2C，K=R2/R1设Ui(S)为

8、一单位阶跃信号，图1-5、1-6示出了比例系数(K)为1，积分系数为T时的PI输出响应曲线。图1-5图1-6图1-5中，比例系数K=1、积分时间常数T=1S，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)。图1-6中，取比例系数K=1、积分时间常数T=0.1S，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=1uF(K=R2/R1=1,T=R1C=100K×1uF=0.1)。（注：图中输出超出输入的时间为手