实验一 典型环节的时域响应 - zzulieducn.doc

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1、目录一、实验须知1二、实验参考指南2（一）模拟实验平台单元电路2（二）虚拟仪器软件使用说明10三、实验项目17实验一典型环节的时域响应17实验二典型系统的时域响应和稳定性分析23实验三线性系统的根轨迹分析27实验四线性系统的频率响应分析31实验五线性系统的校正37附录一对象整定的方法41附录二模拟平台布局图42一、实验须知1.实验中的设备、仪器、仪表都是国家财产，应该倍加爱护。2.实验前一定做好预习，明确实验目的、内容，拟定好实验线路，操作步骤，并将这些内容写入预习报告，不写预习报告不准做实验。3.实验准备就绪后，应该经指导老师检查无误后方可实验，不

2、得擅自实验。4.对于TD-ACC+系统来说，由于安装了高效开关电源，重新开启电源和上一次断开之间的时间应大于30s，因此不要过于频繁地开启设备电源。若实验装置中有短路现象，系统电源将处于保护状态，并自动停止工作。对于此种情况，应该立即将电源开关关闭，待短路故障排除后，重新开启电源开关就可。5.实验中，同学之间应发扬团结、互助合作的集体主义思想，共同做好实验。6.做完实验后，应将实验用的排线、锥线等收拾整齐，千万不要散乱地放在实验箱中，以免下次做实验引起短路。做完实验后也应及时将箱盖合上，注意防尘，保持设备的整洁和完好。7.实验结束后每位同学必须写出实

3、验分析报告。42二、实验参考指南（一）模拟实验平台单元电路1.控制计算机扩展单元在做自动控制原理实验时，该单元不需要插控制计算机系统板，此时插座上各管脚没有实际意义，留作系统扩展用。用户可根据需要选配i386EX系统板或SST51系统板，此时控制计算机单元的各信号线均具有实际意义，可支持基于80X86的计算机控制技术或基于51单片机的计算机控制技术实验教学，至于插座上的各管脚定义，在相应的系统板的用户手册中有详细的介绍。2.信号源其原理见图2.1-1，图中画“○”的信号已以排针或锥孔引出，以下的各单元均如此。此单元可产生重复的阶跃、斜坡、抛物波三种典

4、型信号，且信号的幅值、频率通过多圈电位器可以进行调节，调节的范围如图中所示。为了使运算放大器为零初始状态并且积分漂移不致累加增多，设置了锁零电路，其原理是各运放所接的反馈阻抗短路，此时场效应管K30A的D、S端导通。信号源单元的“S”端为多谐振荡器MC1455的方波输出端，当“S”与“ST”短接时有锁零操作(S端的方波信号非零时不锁，为零时锁)，此时“OUT”端可产生三种信号：方波、斜波和抛物波；当“ST”端与“S”端断开，而与“+5V”短接时，无锁零操作，“OUT”端无信号输出，“S”端仍然产生方波信号。文中所提到的短接可用板上现成的短路块短接。值

5、得注意的是，由于锁零操作的存在，所以产生的斜坡、抛物波的运放也锁零，若多谐振荡器MC1455产生的信号周期过长或信号幅度过大，斜坡，抛物波曲线后部将变平。图中的“NC”为毛刺信号发生端，是在方波信号的基础上微分得到的，供数字滤波实验使用。42图2.1-13．正弦波其原理图如图2.1-2所示：图2.1-2本电路由两部分构成：正弦波函数发生器及调幅部分。第一部分：正弦波发生器由于增加了波形调整电路，使正弦波的失真度减小到0.5%左右。该电路是一个频率可调的函数发生器，其最高频率与最低频率之比可达100:1。42第二部分：主要是由LM324运放构成的比例电

6、路。通过调节调幅电位器，可对第一部分产生的原始正弦波的幅值进行调整（10V之间），从而达到调幅的目的。因为这两部分各自独立，所以可以实现调幅和调频互不干扰。图中S1、S2、S3电位器是调整正弦波的失真度，其中S1电位器是调整正弦波的斜度，而S2、S3电位器分别调整正弦波的正负对称性。3．采样保持器单元其原理图如图2.1-3所示：图2.1-3采样保持单元由两片采样器LF398以及一片MC14538单稳电路构成。其中“IN”为采样保持器输入，“OUT”为输出，输入输出电平范围为12V。“PU”为控制端，用逻辑电平控制，高电平采样，低电平保持，采样时间约为

7、10μS。采样保持器用于模拟系统采样，其输出给A/D器件时，可以缩小因A/D器件转换时间(约100μS)带来的误差。4．单次阶跃其原理图如下图2.1-4所示：42图2.1-4本系统的单次阶跃信号发生器是由一个单节拍脉冲电路来实现的，通过一个22K多圈电位器可以调节输出阶跃信号的幅值。3．运放单元本系统配备了一组单元化了的运放电路，用以实现各种形式以及各种阶次的模拟电路。该单元把实验常用的电阻、电容一端接在运放的输入端，另一端可以根据实验需要用短路块灵活方便地把所需的元件接入运放单元中，具有极高的实验接线效率和实验成功率；同时也在运放的输入输出端留有圆

8、孔插座，用户可以选择其它的元件来自己扩展实验。下面就运放单元的使用，举一简单的例子加以说明。以比例环节为例，