自动控制理论实验指导书.doc

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1、自动控制理论实验指导书　　二．实验内容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。　　三．实验步骤1．熟悉实验设备，利用实验台上的模拟电路单元，参考本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台上电，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。　　在输入阶跃信号时，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．分

2、析实验结果，完成实验报告。　　四．附录1．比例(P)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应sUO(比例环节的传递函数为KsUi=)()其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.1.　　1、图1.1.2和图1.1.3所示，于是01RRK=，实验参数取R0＝100k，R1＝200k，R=10k。　　2．积分(I)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应2图1.1.2R1P+uiR0-++RR-+uouot图1.1.30tTs1图1.2.1UisUos图1.1.1KUisUos河海大学文天学院实验中心积分环节的传递函数为TssUsUiO1)()(=其方块图、模拟电路和阶跃

3、响应，分别如图1.2.　　1、图1.2.2和图1.2.3所示，于是，实验参数取R0＝100k，C＝1uF，R=10k。　　CRT0=3．比例积分(PI)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应比例积分环节的传递函数为UO1+=TsKUi其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.3.　　1、图1.3.2和图1.3.3所示，于是RK=，CRT0=01R实验参数取R0＝200k，R1＝200k，C＝1uF，R=10k。　　4．比例微分(PD)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应UO比例微分环节的传递函数为)1(TsKUi+=其方块图和模拟电路分别如图1.4.　　1、图1

4、.4.2所示。　　其模拟电路是近似的（即实际PD环节），3图1.2.2CI+uiR0-++RR-+uo图1.2.30uott图1.3.2PI+uiR0-R1++CRR-+uo图1.3.30uottKTs1图1.3.1UosUis河海大学文天学院实验中心取，则有321,RRR>>CRRRRTRRRK2121+021,=+=，实验参数取R0＝10k，R1＝10k，R2＝10k，R3＝1K，C＝10uF，R=10k。　　对应理想的和实际的比例微分(PD)环节的阶跃响应分别如图1.4.3a、图1.4.3b所示。　　实际PD环节的传递函数为121xx312233112030()1(

5、)()　　(1)()(oiUsRRRRCsUsRRRRCsRRRRRRCsRRRRCsR??????+=+++)++++=+5．惯性环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应UO图1.4.2PD+uiR0C-R3R1++RR2R-+uoTs图1.4.11UisKUos图1.4.3b0uott图1.4.3a0uott惯性环节的传递函数为1+=TsKUi4河海大学文天学院实验中心其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.5.　　1、图1.5.2和图1.5.3所示，其中CRTRRK101,==，实验参数取R0＝200k，R1＝200k，C＝0.1uF，R=10k。　　6．比例积

6、分微分(PID)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应UO比例积分微分环节的传递函数为sTsTKsUsdiPi++=1)()(其方块图和模拟电路分别如图1.6.　　1、图1.6.2所示。　　其模拟电路是近似的（即实际PID环节），RKP=取，将近似上述理想PID环节有321RRR>>>>2021R1001,,CRRTCRTRdi==，实验参数取R0＝200k，R1＝100k，R2＝10k，R3＝1k，C1＝1uF，C2＝10uF，R=10k。　　对应理想的和实际的比例积分微分(PID)环节的阶跃响应分别如图1.6.3a、图1.6.3b所示。　　实际PID环节的传递函数

7、为1222110010132()1(()　　(1)oiUsRRRCRCsUsRRCsRCRCs+++=++1)图1.5.2PI+uiR0-+C+R1RR-+uo图1.5.30uottTs+1图1.5.1KUisUosTdsKPTis1UisUos图1.6.1图1.6.2PID+uiR0C-R3CR1++RR2R-+uo5河海大学文天学院实验中心图1.6.3a0uott图1.6.3b0uott6河海大学文天学院实验中心实验二典型系统动态性能和稳定性分析一．实验目的1．学习和掌握动态性能指标的测试方法。　　2．研究典型系统参数对系