自动控制原理实验报告

实验名称 控制系统典型环节的模拟实验 实验序号 1 实验时间 2012-10-21

学生姓名 冉青青 学号

专业 自动化 班级 年级 09

指导教师 贾群 实验成绩

一、实验目的：

1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。

2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。

二、实验条件：

1、台式计算机

2、控制理论&计算机控制技术实验箱THKKL-4系列

3、THKKL仿真软件

三、实验原理和内容：

1．对表一所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表二)。

表一：典型环节的方块图及传递函数

2．测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。

3．改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。

表二：典型环节的模拟电路图

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四、实验步骤：

1．观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。

①准备：使运放处于工作状态。

将信号发生器单元 U1 的 ST 端与+5V 端用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（K30A）夹断，这时运放处于工作状态。

②阶跃信号的产生：

电路可采用图 1-1 所示电路，它由“阶跃信号单元”（U3）及“给定单元”（U4）组成。

具体线路形成：在U3单元中，将 H1与+5V端用1号实验导线连接，H2端1号实验导线接至U4单元的X端；在U4单元中，将Z端和GND端用1号实验导线连接，最后由插座的Y端输出信号。

实验步骤：

①按表一中的各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。(PID 先不接)

②将模拟电路输入端(Ui)与阶跃信号的输出端 Y 相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。

③按下按钮(或松开按钮)SP 时，用示波器观测输出端的实际响应曲线 Uo(t)，且将结果 记下。改变比例参数，重新观测结果。

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五、实验记录结果：

R0=250K

R1=250K

R0=250K

R1=100K

R0=250K R1=250K

C=1uF

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R0=250K R1=250K

C=2uF

六、实验讨论和总结：

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第二篇：典型环节的模拟研究实验

实验一   典型环节的模拟研究

一. 实验要求

了解和掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，观察和分析各典型环节的响应曲线。

二．实验原理 (典型环节的方块图及传递函数)     

三．实验内容及步骤

在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。

如果选用虚拟示波器，只要运行WAVE程序即可，WAVE程序的详细使用说明见WAVE软件的帮助文本。

1．观察比例环节的阶跃响应曲线

典型比例环节模似电路如图2-1-1所示，该环节用A和C单元构建；在A单元中分别选取R1=100K和R1=200K的反馈阻值。

实验步骤：

（1）将信号发生器（U）的插针‘TD2’用“短路套”短接，使模拟电路中的场效应管夹断，这时运放处于工作状态。注：‘TB41'不能用“短路套”短接！

（2）构造0~5V阶跃信号：I单元中的电位器右上边用‘短路套’短接GND，G单元中的OV/5V测孔连线到I单元的RN2测孔，按下G单元中的按键，在I单元中的电位器中心KV测孔可得到阶跃信号输出，其值为OV~5V可调。

（3）反馈阻值R1=100K时，A单元中的TA15和TA112用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接；

反馈阻值R1=200K时，A单元中的TA15和TA111用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接。

（4）把A单元的AOUT1测孔连线到C单元的1H3测孔；将模拟电路输入端Ui（1H1）与阶跃信号的输出KV相联接；模拟电路的输出端Uo（AOUT3）接至示波器。

（5）按下G单元中按钮时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo（t）,且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果,。

2．观察惯性环节的阶跃响应曲线

典型惯性环节模似电路如图2-1-2所示，该环节用D，C单元构建；在D单元中分别选取C=1uf和C=2uf的反馈值。

实验步骤：

（1）信号发生器（U）的插针‘TD2’用“短路套”短接，使模拟电路中的场效应管夹断，这时运放处于工作状态。注：‘TB41'不能用“短路套”短接！

（2）构造0~5V阶跃信号：I单元中的电位器右上边用‘短路套’短接GND，G单元中的OV/5V测孔连线到I单元的RN2测孔，按下G单元中的按键，在I单元中的电位器中心KV测孔可得到阶跃信号输出，其值为OV~5V可调。

（3）反馈值C=1uf时，D单元中的TA43、TA412和TA49用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接。

反馈值C=2uf时，D单元中的TA43、TA412和TA48用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接。

（4）把D单元的AOUT4测孔连线到C单元的1H3测孔；将模拟电路输入端（Ui）1H4与阶跃信号的输出KV相连接；模拟电路的输出端（Uo）AOUT3接至示波器。

（5）按下G单元中按钮时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo（t）,且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。

3．观察积分环节的阶跃响应曲线

   典型积分环节模似电路如图1-1-3所示，该环节用D，C单元构建；在D单元中分别选取C=1uf和C=2uf的反馈值。

实验步骤：

（1）将信号发生器（U）的插针‘TD2’用“短路套”短接，使模拟电路中的场效应管夹断，这时运放处于工作状态。注：‘TB41'不能用“短路套”短接！

（2）构造0~5V阶跃信号：I单元中的电位器右上边用‘短路套’短接GND，G单元中的OV/5V测孔连线到I单元的RN2插孔，按下G单元中的按键，在I单元中的电位器中心KV测孔可得到阶跃信号输出，其值为OV~5V可调。

（3）反馈值C=1uf时，D单元中的TA43和TA49用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接。  

反馈值C=2uf时，D单元中的TA43和TA48用“短路套”短接，C单元中的TA36和TA313用“短路套”短接。

（4）把D单元的AOUT4测孔连线到C单元的1H3测孔，将模拟电路输入端（Ui）1H4与阶跃信号的输出KV相连接；模拟电路的输出端（Uo）AOUT3接至示波器。

（5）按下G单元中按钮时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo（t）,且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。

在作该实验时很容易积分饱和，所以有时需要放电。原则上是做一次放一次。

放电操作:

U单元中TB41和TD2用短路套短接，将KD1的波段开关置于最左端（阶跃档），等待几秒钟后

放电完成，然后将TB41的短路套拔下。以后实验若再用到放电，方法同上。

四．实验结果

1．比例环节的阶跃响应

实验结果图：

2．惯性环节的阶跃响应

实验结果图

3．积分环节的阶跃响应

实验结果图

五．实验心得体会及注意事项

今天上了实验课，总的来说，这次的实验总体做起来，并不是很难，实验步骤写得非常明了，而且一看就懂，我们只需照着上面联线就行了，但是在zkjk软件上联接的时候，我们这一组出了一点问题，我们怎么处理都联接不起来，最后发现是实验箱的问题，我们换了一个实验箱之后，就联起来了，联起来了之后，就是在示波器上显示图形，先需要调试，我们得调试出实验书上面的图形，刚开始的时候，怎么也弄不出来，后来请教同学，同学帮我们弄了一个，他教我们如何捕捉示波器上面的图形，然后调节时间，慢慢的就会找出我们想要的图形，总的来说这次实验做得还算成功，只是我们在遇到困难的时候，千万不可惊慌，要仔细想一下问题出在哪里，不懂可以请教老师，或者同学，不要闷在心里，不然我们永远都学不会做一件事。