实验一典型环节及其阶跃响应.docx

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实验一典型环节及其阶跃响应

实验一、典型环节及其阶跃响应

一、实验目的

1.把握操纵模拟实验的大体原理和一样方式。

2.把握操纵系统时域性能指标的测量方式。

二、实验设备

1．EL-AT-II型自动操纵系统实验箱一台

2．运算机一台

三、实验原理

1．模拟实验的大体原理：

操纵系统模拟实验采纳复合网络法来模拟各类典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各类典型环节，然后依照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便取得了相应的模拟系统。

再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用运算机等测量仪器，测量系统的输出，即可取得系统的动态响应曲线及性能指标。

假设改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的阻碍。

2．时域性能指标的测量方式：

超调量Ó%：

1）启动运算机，在桌面双击图标[自动操纵实验系统]运行软件。

2）检查USB线是不是连接好，在实验项目下拉框当选中任实验，点击按钮，出

现参数设置对话框设置好参数按确信按钮，现在如无警告对话框显现表示通信

正常，如显现警告表示通信不正常，找出缘故使通信正常后才能够继续进行实验。

3）连接被测量典型环节的模拟电路。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1

输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。

检查无误后接通电源。

4）在实验项目的下拉列表当选择实验一[典型环节及其阶跃响应]。

5）鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。

在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。

6）用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：

TP与TS：

利用软件的游标测量水平方向上从零抵达最大值与从零抵达95%稳态值所需的时刻值，即可取得TP与TS。

四、实验内容

组成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：

1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。

G（S）=-R2/R1

2.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。

G（S）=-K/TS+1

K=R2/R1，T=R2C

3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。

G（S）=1/TS

T=RC

4.微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4。

G（S）=-RCS

5.例+微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5（未标明的C=）。

G（S）=-K（TS+1）

K=R2/R1，T=R2C

6.比例+积分环节的模拟电路及传递函数如图1-6。

G（S）=K（1+1/TS）

K=R2/R1，T=R2C

五、实验步骤

1.启动运算机，在桌面双击图标[自动操纵实验系统]运行软件。

2.测试运算机与实验箱的通信是不是正常,通信正常继续。

如通信不正常查找缘故使通信正常后才能够继续进行实验。

比例环节

3.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-1）。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。

检查无误后接通电源。

4.在实验项目的下拉列表当选择实验一[一、典型环节及其阶跃响应]。

5.鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。

在参数设置对话框中设置

相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果

6.观测运算机屏幕显示出的响应曲线及数据。

7.记录波形及数据（由实验报告确信）。

惯性环节

8.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-2）。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。

检查无误后接通电源。

9.实验步骤同4～7

积分环节

10.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-3）。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容两头连在模拟开关上。

检查无误后接通电源。

11.实验步骤同4～7

微分环节

12.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-4）。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。

检查无误后接通电源。

13.实验步骤同4～7

比例+积分环节

14.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-6）。

电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容连在模拟开关上。

检查无误后接通电源。

15.实验步骤同4～7

16.测量系统的阶跃响应曲线，并记入上表。

六、实验结果

（一）数据表格

参数

阶跃响应曲线

TS（秒）

理论值

实测值

R1=R2=

100K

C=1uf

K=1T=

比例环节

惯性环节

积分环节

微分环节

比例+微分环节

比例+积分环节

R1=100K

R2=200K

C=1uf

比例环节

K=2T=1S

惯性环节

积分环节

微分环节

比例+微分环节

比例+积分环节

（二）阶跃响应曲线

1.比例环节

参数设置：

1R1=100KR2=200K：

R1=R2=100K：

参数设置

2．惯性环节

R1=100KR2=200K：

R1=R2=100K：

3.积分环节

R=100KC=1uF：

4．微分环节

R=100KC=：

5.例+微分环节

R1=R2=100K：

R1=100KR2=200K：

6．比例+积分

R1=R2=100K：

R1=100KR2=200K：

七、实验总结

通过这次实验，我把握操纵模拟实验的大体原理和一样方式和操纵系统时域性能指标的测量方式。

这次实验后，我加倍了解到，各类典型信号的响应不只是理论知识，在实际的实验中，各类缘故可能会阻碍到系统的稳固性和输出值，需要咱们加倍细心的做好各个部份的预备工作。

这是咱们第一次做自动操纵原理实验，也是咱们第一次用EL-AT-II型自动操纵系统实验箱和相应的软件，许多地址还不熟，相信以后的实验我会做得加倍熟练。