自动控制原理实验报告材料.docx
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自动控制原理实验报告材料
自动控制原理实验报告
学院：
核技术与自动化工程学院
专业：
电气工程及其自动化
学号：
201006050121
姓名：
蒋彬卿
实验：
典型环节的模拟研究
1.比例环节的阶跃响应曲线
实验目的:
1.传递函数：
单位阶跃响应：
2实验参量：
电阻R0,R1，输入电压Ui
3实验结果：
使测量的比例系数K等于或近似于计算值
实验方案：
1.实验原理
2.实际：
通过模拟出的图像，分析图像得出所求的实际测量的比例系数K
3.实验设想：
构造模拟电路如下图A所示:
图A
4.安置短路套和测控连线：
（a）安置短路套（b）测孔联线
模块号
跨接座号
1
A5
S4，S12
2
B5
‘S-ST’
1
信号输入（Ui）
B5（OUT）→A5（H1）
2
示波器联接
×1档
A5（OUTB）→B3（CH1）
3
B5（OUT）→B3（CH2）
实验数据：
按观测结果，如下图分析计算求出测量值：
R0
R1
输入Ui
比例系数K
计算值
测量值
200K
100K
4V
0.5
0.515
200K
4V
1
1.110
50K
100K
2V
2
2.121
200K
1V
4
4.135
如图1,2：
比例环节的阶跃响应曲线
图1
图2
实验：
2惯性环节的阶跃响应曲线
实验目的：
1.传递函数：
单位阶跃响应：
2.实验参量：
电阻R0.R1，输入电压Ui;
3.实验结果：
测量的比例系数K等于或近似于计算值
实验方案：
1.实验原理：
2.实际：
通过模拟出的图像，分析图像得出所求的实际测量的比例系数K
3实验设想：
构造模拟电路如下图B所示:
图B
4.安置短路套和测控连线：
a）安置短路套b测控连线
模块号
跨接座号
1
A5
S4，S6，S10
2
B5
‘S-ST’
1
信号输入（Ui）
B5（OUT）→A5（H1）
2
示波器联接
×1档
A5（OUTB）→B3（CH1）
3
B5（OUT）→B3（CH2）
实验数据：
按观测结果，如下图分析计算求出测量值：
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
惯性常数T
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
200K
1u
4V
1
1.018
0.2
0.212
2u
1
1.032
0.4
0.418
50K
100K
1u
2V
2
2.32
0.1
0.105
200K
1V
4
4.016
0.2
0.210
如图3.4,：
惯性环节的阶跃响应曲线
图3
图4
实验：
3比例积分环节的阶跃响应曲线
实验目的：
1.传递函数：
单位阶跃响应：
2.实验参量：
电阻R0R1，电容C，输入电压Ui
3.实验结果：
求出测量的比例系数K与计算值比较分析，求出测量的积分常数Ti实验方案:
1.实验原理：
2．实际：
通过模拟出的图像，分析图像得出所求的实际测量的比例系数K，进一步求出测量的积分常数
3．实验设想：
构造模拟电路如下图C所示:
图C
4.安置短路套和测控连线
（a）安置短路套（b）测孔联线
模块号
跨接座号
1
A5
S4，S8
2
B5
‘S-ST’
1
信号输入（Ui）
B5（OUT）→A5（H1）
2
示波器联接
×1档
A5（OUTB）→B3（CH1）
3
B5（OUT）→B3（CH2）
实验数据：
按观测结果，如下图分析计算求出测量值：
R0
R1
C
输入Ui
比例系数K
积分常数Ti
计算值
测量值
计算值
测量值
200K
200K
1u
1V
1
1.016
0.2
0.211
2u
1
1.042
0.2
0.201
100K
1u
2
2．031
0.4
0.442
2u
2
2.345
0.4
0.450
如图5,6：
比例积分环节的阶跃响应曲线
图5
图6
实验：
4积分环境的阶跃响应曲线
实验目的：
1.传递函数：
单位阶跃响应：
2.实验参量：
电阻R0R1，电容C，输入电压Ui
3实验结果：
.通过模拟出的图像求出测量的积分常数
实验方案：
1.实验目的：
2．实际：
通过模拟出的图求出测量的积分常数
3．实验设想：
构造模拟电路如下D所示:
图D
4.安置短路套和测控连线
（a）安置短路套（b）测孔联线
1
信号输入（Ui）
B5（OUT）→A5（H1）
2
示波器联接
×1档
A5（OUTB）→B3（CH1）
3
B5（OUT）→B3（CH2）
模块号
跨接座号
1
A5
S4，S10
2
B5
‘S-ST’
实验数据：
按观测结果，如下图分析计算求出测量值：
R0
C
输入Ui
积分常数Ti
计算值
测量值
200K
1u
1V
0.2
0.212
2u
0.4
0.478
100K
1u
0.2
0.225
2u
0.4
0.412
如图7,8：
积分环节的阶跃响应曲线
图7
图8
实验：
5比例微分环节的阶跃响应曲线
实验目的:
1.传递函数：
微分时间常数：
惯性时间常数：
单位阶跃响应：
2.实验参量：
电阻R0，R1，R2.电容C，输入电压Ui
3实验结果：
.通过模拟出的图像求出测量的积分常数
实验方案:
1.实验原理：
2.实际：
通过模拟出的图像，分析图像得出所求的实际测量的比例系数K
3．实验设想：
构造模拟电路如下E所示:
图E
4.安置短路套和测控连线
（a）安置短路套（b）测孔联线
模块号
跨接座号
1
A4
S4，S9
2
A6
S2，S6
3
B5
‘S-ST’
1
信号输入（Ui）
B5（OUT）→A4（H1）
2
运放级联
A4（OUT）→A6（H1）
3
示波器联接
×1档
A6（OUT）→B3（CH1）
4
B5（OUT）→B3（CH2）
如图9：
积分环节的阶跃响应曲线
实验结果分析：
1.实验结果：
通过做以上5个实验，可以看出本次的典型环节的模拟实验成功，所测的比例系数K值近似于计算值，达到了本次试验的目的。
2.实验分析：
实验结果产生误差主要是电阻值的不精确，使得实际构建的系统模型与实际所需的传递函数有一定的偏差，其次是在图像上读取数值时不能够准确的读出所需要的实验数据进而使得计算值与测量值存在一定误差。
3.实验结论：
1．通过曲线分析知在比例环节中比例放大倍数K与R1的阻值成正比；
2．在积分环节中，时间常数T与电容C成正比；
3.在比例积分环节中，比例放大系数K与R0成正比，积分时间常数T与R0C成正比；
4.在惯性环节中，惯性时间常数T与电容成正比；
5.在惯性时间常数T=R1C时惯性环节可以近似于比例环节，而在惯性常数T=R1C很大且R1=R0时惯性环节可以近似于积分环节
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