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机械电子工程本科专业 《自动控制原理》实验报告 姓 名 学 号 分 校 上海开放大学 实验一 典型环节的特性分析 一、实验目的 1. 掌握运用模拟机模拟各种典型环节的方法； 2. 掌握阶跃响应测试方法； 3.了解各典型环节参数变化对各典型环节特性的影响； 4. 熟悉并掌握模拟仿真实验所用实验仪器的使用方法 。 二、实验仪器 THBDC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台； 2. 双踪慢扫描示波器 1台； 3. 数字万用表 1只。 三、实验原理 根据数学模型的相似原理，将运算放大器、电阻和电容作适当组合，模拟各典型环节，然后加入阶跃信号，测试各典型环节阶跃响应曲线。 四、实验内容 比例(P)环节 比例环节的传递函数: 比例环节的模拟电路图如下 ： 图中，后级为反相器。通过改变电路中，的阻值可改变放大系数K。 实验参数： 2. 积分环节 积分环节的传递函数: 积分环节的模拟电路图如下： 图中，后级为反相器。其中T=RC，通过改变R、C的值可改变响应曲线的上升斜率。 实验参数： =1 s； =2 s。 3. 惯性环节 惯性环节的传递函数： 惯性环节的模拟电路图如下: 图中，后级为反相器。其中: 1 ， ，通过改变，和C的值可改变惯性环节的放大系数K和时间常数T。 实验参数：=1 ， =1 s； =1， =0.5 s。 =2， =0.5 s。 4. 比例积分（PI）环节 比例积分环节的传递函数: 比例积分环节的模拟电路图如下： 图中，后级为反相器。其中，，，通过改变，和C的值可改变比例积分环节的放大系数K和积分时间常数T。 实验参数：=1 ， =1 s； =2， =1 s。 五、实验步骤 1. 根据各典型环节的传递函数和所给出的实验参数，利用实验平台上的模拟电路单元，构建各典型环节的模拟电路；检查电路接线无误后,接通实验平台的电 源开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源； 2. 调节阶跃信号Ui幅度(1V)，将阶跃信号 Ui 接入所模拟环节的输入端，将示波器接入所模拟环节的输出端； 3. 按下阶跃信号按钮，观测和记录典型环节的阶跃响应曲线。 六、实验要求 记录测得的各典型环节单位阶跃响应曲线 *七、实验结果分析 分析参数变化对各环节动态特性的影响 *八、实验思考题 1. 惯性环节在什么条件下，可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？ 2. 在积分环节和惯性环节实验中，如何根据阶跃响应曲线，来确定积分环节和惯性环节的时间常数？ 实验二 二阶系统的动态特性分析 一、实验目的 1．通过模拟电路模拟二阶系统，掌握运用模拟机模拟线性控制系统的方法； 2．通过实验了解系统参数（阻尼比）、 (自然频率)变化对二阶系统动态性能的影响； 3．掌握二阶系统超调量、调节时间等动态性能指标的测试方法。 二、实验仪器 1. THBDC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台； 2. 双踪慢扫描示波器 1台； 3. 数字万用表 1只。 三、实验原理 根据数学模型的相似原理，将运算放大器、电阻和电容作适当组合，模拟二阶系统，然后加入阶跃信号，测试二阶系统阶跃响应曲线。 四、实验内容 二阶系统的传递函数： 二阶系统的结构图如下： 其中、与之间关系为 ： 二阶系统模拟电路图如下： 图中，， ; 实验参数：=1 s ； =10 ， =5，=0.213。 五、实验步骤 1．根据二阶系统的传递函数和所给出的实验参数，利用实验平台上的模拟电路单元，构建二阶系统的模拟电路；检查电 路接线无误后,接通实验平台的电源开关并开启±5V，±15V直流稳压电源； 2. 调节阶跃信号 Ui 幅度(3V) , 将阶跃信号 Ui接入所模拟二阶系统的输入端，将示波器接入所模拟二阶系统的输出端； 3. 按下阶跃信号按钮，观测和定量记录二阶系统的阶跃响应曲线。 六、实验要求 记录实验数据和结果 *七、实验结果分析 将实验结果与理论曲线进行分析比较 *八、实验思考题 1. 开环增益K对系统性能有什么影响? 2. 如果阶跃输入信号的幅值过大，会在