测控基础实验(典型环节特性研究)

自动控制实验课成绩：题目：典型环节特性研究姓名：学号：班级：指导教师：一、实验目的1.熟悉并掌握TD-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。2.熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。二、实验设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套。三、实验原理及内容1．比例环节（P）（1）方框图：如图1.1-1所示。图1.1-1（2）传递函数：（3）阶跃响应：Uo(t)=K(t=0)其中k=R1/Ro（4）模拟电路图：如图1.1-2所示。图1.1-2（单位方波图）（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取Ro=200K；R1=100K。b取Ro=200K；R1=200K。2．积分环节（I）（1）方框图：如图1.1-3所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：Uo（t）=t/T(t=0)其中T=RoC（4）模拟电路图：如图1.1-4所示。（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取Ro=200K;C=1uf。B取Ro=200K;C=2uf3.比例积分环节（PI）（1）方框图：如图1.1-5所示。图1.1-5（2）传递函数：（3）阶跃响应：Uo（t）=K+t/T(t=0)其中K=R1/R0;T=RoC(4)模拟电路图：如图1.1-6所示。图1.1-6（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取Ro=R1=200K;C=1uF.b取Ro=R1=200K;C=2uF。4.惯性环节（T）（1）方框图：如图1.1-7所示。图1.1-7（2）传递函数：(3)模拟电路图：如图1.1-8所示。图1.1-8（4）阶跃响应：Uo（t）=K（1-esp（-t/T））,其中K=R1/R0;T=RoC（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取Ro=R1=200K;C=1uF。b取Ro=R1=200K;C=2uF。5.比例微分环节（PD）（1）方框图：如图1.1-9所示。图1.1-9（2）传递函数：（3）阶跃响应：Uo（t）=KTδ(t)+K。其中K=（R1+R2）/Ro，T=R1R2C/（R1+R2）（4）模拟电路图：如图1.1-10所示图1.1-10（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取R0=R2=100K,R3=10K,C=1uF；R1=100K。b取R0=R2=100K,R3=10K,C=1uF；R1=200K。6.比例积分微分环节（PID）（1）方框图：如图1.1-11所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：Uo（t）=Tdδ(t)+Kp+t/Ti;Kp=R1/R0;Ti=RoC1；Td=R1*R2*C2/Ro(4)模拟电路图：如图1.1-12所示。图1.1-12（5）理想与实际阶跃响应对照曲线：a取R2=R3=10K,Ro=100K,C1=C2=1uF；R1=100K。b取R2=R3=10K,Ro=100K,C1=C2=1uF；R1=200K。四、实验步骤1.按图中所列的电路将线接好，检查无误后开启设备电源。2.将信号源单元的“ST”与“S”短路。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500-12S”档，调解调幅和调频电位器，使得OUT端输出的幅值为1V，周期为10S左右。3.将2中的方波信号加至环节的Ui，用示波器的CH1和CH2分别监测模拟电路的Ui和Uo，观测输出端的实际响应曲线Uo（t），记录实验波形及结果。4.改变几组参数，重新观测结果。五、实验心得通过本次试验的学习我对模拟电路的原理和运放的实际效果有了更加直观的了解，对TD-ACC+的使用方法有了清楚的认识，熟悉了各个模拟环节的连接和构成。通过虚拟仪器，对电路的各个环节的实时曲线进行对比，了解了参数对于实际工作情况的具体影响。