实验一--典型环节的电路模拟.docx

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1、自动控制原理实验报告院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程姓名：周宇盛学号：同组人员：王琪耀马晓飞实验时间：2012年10月23日实验名称：典型环节的电路模拟一、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.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、；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；一、各典型环节电路图1.比例（P）环节根据比例环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。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）环节根据积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。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=10

3、uF(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)环节根据比例积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。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(

4、K=R2/R1=1,T=R1C=100K×1uF=0.1S)。4.比例微分(PD)环节根据比例微分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建其模拟电路，如下图所示。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.惯性环节根据惯性环节的方框

5、图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建其相应的模拟电路，如下图所示。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=1)。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)。二、各典型环节传递函数1.比例（P）环节比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。它的传递函数与方框图分别为：2.积分（I）环节积

6、分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为：3.比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：其中T=R2C，K=R2/R14.比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为：其中5.惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为：三、典型环节单位阶跃相应曲线1.比例环节参数变化对动态特性的影响：K=R2/R1，比例系数K值增大，使输出的值与输入的值的关系发生变化，参数1组图像上可以看出输入与输出是1：1的关系，而参数2组中变成1：2。2.积分环节参数变化对动态特性的影响：积分系数为T，T=RC，根据参数计算，参数1组中T=1S，参

7、数2组中T=0.1S，所以输出响应曲线中，2组的坡度（斜率）比1组的更陡，说明T越小，响应曲线斜率越大。3.比例积分环节参数变化对动态特性的影响：比例积分环节可以看作比例环节与积分环节的叠加，其中含有比例系数K和积分时间常数T，T=R2C，K=R2/R1，根据参数计算可得，参数1组中T=1s，K=1；参数2组中T=0.1s，K=1。所以K使输入输出响应曲线成比例关系，积分常数则影响达到稳态的时间。可以得出，2组达到稳态的时间比较快，两组的输入输出比例系数相同。（4）比例微分环节参数变化对动态特性的影响：