典型环节的模拟研究实验报告Word文档格式.docx

1、 K（l+ 1 ） Uj（S） TS比例微分（PD）G（S）-UZ K（ + TS）Uj（S）惯性环节（T）G=吨亠U,（S） 1 + TS比例积分 徽分 （PID）小 c U（S） g d（S）也+菩+53.实验容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影 响.。改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验 报告运行LABACT程序,选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研 究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击竝即可使用本实验机配套的虚 拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见

2、用户手册中的示波器部分。1）.观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：k= ； 单位阶跃响应：U（l）=K 实验步骤：注：“S ST，用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT）,作为系统的信号输入（Ui）； 该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。1在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波（矩形波指示灯亮）。2量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1,使之矩形波宽度1秒（D1单元左 显示）。3调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压二4V （D1单元右显示）。（2

3、）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。模块号跨接座号1A5S4, S122B5，S-ST，（a）安置短路套（3）运行、观察、记录:信号输入（Ui）B5 （OUT） -A5 （Hl）示波器联接A6 （OUT） -B3 （CHI）3X 1B5 （OUT） -B3 （CH2）（b）测孔联线打开虚拟示波器的界面，点击开始,按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0-+4V阶 跃），观测A5B输出端（Uo）的实际响应曲线Uo （t）见图3-1-20示波器的截图详见虚拟示波器的使用。图3-1-2比例环节阶跃响应曲线图图3-1-3 惯性环节阶跃响应曲实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示

4、的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。ROR1输入Ui比例系数K计算值测量值200K100K4 V0.50.511.0250K2V1.9344.06R1=1OOK tUi=4vRO二200K . Rl=200K ,Ui=4vRO二50K , R1=1OOK ,Ui=2vR0-50K t R1-200K ,Ui=lv2）.观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。K! 200K禺期性矩形綾信号B5 OUT JTl： |CH2 20DKA5A10KU。CH o ours图3-1-4 典型惯性环节模拟电路g（S）= = - K = 0 T = R C 单位阶跃响应：）

5、1 + 75 心ua）= K（i-门）实验步骤：S ST用短路套短接！（1将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT）,作为系统的信号输入（Ui）；3调节B5单元的矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压二4V （D1单元右显示）。按图3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套 （b）测孔联线S4, S6, S10A5B （OUTB） -B3 （CHI）X：（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始,按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0+4Y 阶跃），等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到输出稳态值X0. 632处，得到与 输出曲线的交点，再移动虚拟示波器

6、两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得惯 性环节模拟电路时间常数T. A5B输出端响应曲线Uo（t）见图3-1-3.示波器的截图详见 虚拟示波器的使用。按下表改变图3-1-4所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入 实验报告。C惯性常数Tlu4V1.0150.20. 222u0.40.412. 0320. 10. 114.0630. 20R0=200K t Rl=200K ,Ui=4v, C=luRO二200K , Rl=200K ,Ui=4v, C=2uR0=50K , R1=1OOK fUi=2vt C=luR0=50K , R1-200K ,Ui=lv, C=lu3）.观察

7、积分环节的阶跃响应曲线典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。图3-1-5 典型积分环节模拟电路T,=R传递函数:沖鵲诰单位阶跃响应：T“S ST（1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT）,代替信 号发生器（B1）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。1在显示与功能选择（DI）单元中，通过波形选择按键选中2量程选择开关S2置下档，调节设定电位器1”，使之矩形波宽度1秒（D1单元左 显示）。3调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压二1Y （D1单元右显示）。按图3-1-5安置短路套及测孔联线，表如下。B

8、5 （OUT） 一B3 （CH2）S4, S10（3）运行、观察.记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始,等待完整波形出来后，点击停止,移动虚拟 示波器横游标到0T处，再移动另一根横游标到AV=1V （与输入相等）处.得到与输出曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到输出曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间常数Tio A5B输出响应曲线Uo（t）见图3-1-6。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。图3-1-7 比例积分环节响应曲线按下表改变图3-1-5所示的被测系统时间常数，观测结果，填入实验报告。积分常数TiIV0. 40. 420. 100.2 .Ui=lvRO二200K . C=

9、2u,RO二 100K , C=lu,RO二1OOK , C=2u, Ui二lv4）.观察比例积分环节的阶跃响应曲线典型比例积分环节模拟电路如图3-1-8所示.。图3-1-8 典型比例枳分环节模拟电路g（s）= 1 = K（1 +丄）K= T.=R C 单位阶跃响应：佝 TiS Rq 1 1Uo（t）=K（1 + Lt）S ST用短路套短接！ 该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。2量程选择开关S2置下档，调节设定电位器1”，使之矩形波宽度1秒（D1单元左显 示）。（注：为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉，锁舉时间应足够大，即矩形波的零输 出宽度时间足够长！ “量程选择”开关置于下档时，其零

10、输出宽度恒保持为2秒1）3调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压=1Y （D1单元右显示）。按图3-1-8安置短路套及测孔联线，表如下。S4, S8X（3）运行.观察、记录：打开虛拟示波器的界面，点击开始.等待完整波形出来后，点击停止。移动虚拟示波 器横游标到辙入电压X比例系数K处，再移动另一根横游标到（输入电压X比例系数KX2） 处，得到与积分曲线的两个交点。再分别移动示波器两根纵游标到积分曲线的两个交点，量得积分环节模拟电路时间常数 Ti。典型比例积分环节模拟电路A5B输出响应曲线Uo（t）见图3-1-7。示波器的截图详见虚 拟示波器的使用。按下表改变图3-1-8所示的被测系统时间常数及比例系数，观测结果，填入 实验报告。RO二100K , Rl=200KC=lu, Ui=lvRO二1OOK , R1二200KC=2u, Ui=lv5）.观察比例微分环节的阶跃响应曲线为了便于观察比例微分的阶跃响应曲线，本实验增加了一个小惯性环节，其模拟电路如图