自动控制原理实验汇总.doc

实验一控制系统典型环节的模拟 一、实验目的 熟习超低频扫描示波器的使用方法。 掌握用运放构成控制系统典型环节的模拟电路。 丈量典型环节的阶跃响应曲线。 经过实验认识典型环节中参数的变化对输出动向性能的影响。二、实验所需挂件及附件 DJK01、DJK15、双踪慢扫描示波器、万用表 三、实验线路及原理 以运算放大器为核心元件， 由其不一样的R-C输入网络和反应网络构成的各样典型环节， 如图8-1 所示。图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由 R、C构成。 鉴于图中A点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图 8-1得： uo Z2 (1) G(S) Z1 ui 由上式可求得，由以下模拟电路构成的典型环节的 传达函数及其单位阶跃响应。 比率环节 比率环节的模拟电路如图 8-2所示： 运放的反应连结 Z 2 820K 图8-1 G(S)== =2 Z1 410K 图8-2比率环节 惯性环节 R2/CS G(S) Z2 R21/CS Z1 R1 R2 1 R1 R2CS 1 K TS 1 1 取参照值R1=100K，R2=100K，C=1uF 图8-3惯性环节 积分环节 Z21/CS G(S) Z1R 1 RCS 1 （3） TS 式中积分时间常数T=RC,取参照值R=200K，C=1uF 图8-4 积分环节 (4)比率微分环节（PD），其接线图如图及阶跃响应如图 8-5所示。 Z2 = R2 G(S)= R1/CS Z1 R1+1/CS R2 ?(R1CS+1) = 1 =K(TDS+1) (4) 此中K= R2 ,TD=R1C R1 参照值R1=200K，R2=410K，C=0.1uF 2 图8-5比率微分环节 (5)比率积分环节，其接线图单位阶跃响应如图 8-6所示。 Z 2 R +1/CS(RCS+1) G(S)= 2 = 2 = R1 R1CS Z1 = R2 1 = R2 1 + ?(1+ ) R1 R1CS R1 R2CS =K(1+ 1 ) (5) T2S R2 式中K=,T2=R2C R1 参照值R1=100KR2=200KC=0.1uF 图8-6比率积分环节 (6)振荡环节，其原理框图、接线图及单位阶跃响应波形分别如图8-7、8-8所示。 图8-8为振荡环节的模拟线路图，它是由惯性环节，积分环节和一个反号器构成。依据它们的传达函数，能够画出图8-7所示的方框图，图中: R2/R1 ,1R2C1, 2 R3C2 由图(8) 可求得开环传达函数为: G(S) K 此中 1 S(T1S 1) 则 U(S) K K/T 1 2 o Ui(S) T1S2 S K S2 S/T1K/T1 S2 2nSn 2 K 2n 1 1 1 n , , 21 n2 T1 T1 1 欲使图8-8为振荡环节，须调整参数 K和T1，使01，呈欠阻尼状态。即环节的单位阶跃响 应呈振荡衰减形式。 3 图8-7振荡环节原理框图 图8-8振荡环节接线图 四、实验内容 分别画出比率、惯性、积分、微分和振荡环节的模拟电路图。 按以下各典型环节的传达函数，调理相应的模拟电路的参数，察看并记录其单位阶跃响应 波形。 ①比率环节 G 1 (S)=1和G2(S)=2 ②积分环节 G 1 (S)=1/S和G(S)=1/（0.5S） 2 ③比率微分环节 G 1 (S)=2+S和G(S)=1+2S 2 ④惯性环节 G 1 (S)=1/(S+1) 和G2(S)=1/(0.5S+1) ⑤比率积分环节（PI）G（S）=1+1/S 和G（S）=2（1+1/2S） ⑥震荡环节 G(S) K 10 2 SK0.1S2 S10 五、实验报告 T1S 画出六种典型环节的实验电路图，并注明相应的参数。 画出各典型环节的单位阶跃响应波形，并剖析参数对响应曲线的影响。 写出实验的心得与领会。 六、注意事项 输入的单位阶跃信号取自实验箱中的函数信号发生器。 电子电路中的电阻取千欧，电容为微法。 4 实验二一阶系统的时域响应及参数测定 一、实验目的 察看一阶系统在单位阶跃和斜坡输入信号作用下的瞬态响应。 依据一阶系统的单位阶跃响应曲线确立系统的时间常数。二、实验所需挂件及附件 序号 型 号 备注 1 DJK01电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 2 DJK15控制理论实验 或DJK16控制理论实验 3 双踪慢扫描示波器 或数字示波器 万用表 三、实验线路及原理 图8-8为一阶系统的模拟电路图。由该图可知io=i1-i2 ui u0 u0 即 -R0 =-1/CS R0 u =- u0 R0 1/CS 5 依据上式，画出图 8-10所示的方框图， 此中T=R0C。由图 8-10得： 图8-9一阶系统模拟电路图 U0(S) 1 Ui (S) TS 1 令ui (t) 1(t), 即U