自动控制原理实验报告1--典型环节的模拟研究报告

1、-大学实验报告学生：黄佐财 学 号： 6100308118 专业班级：电力系统082班实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩：一、实验工程名称：典型环节的模拟研究二、实验要求1 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2 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三、主要仪器设备及耗材1计算机一台Windows *P操作系统2AEDK-labACT自动控制理论教学实验系统一套3LabACT6_08软件一套四、实验容和步骤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1用信号发生器B1的阶

2、跃信号输出和幅度控制电位器构造输入信号Ui：B1单元中电位器的左边K3 开关拨下GND，右边K4 开关拨下0/+5V阶跃。阶跃信号输出B1的Y 测孔调整为4V调节方法：按下信号发生器B1阶跃信号按钮，L9 灯亮，调节电位器，用万用表测量Y 测孔。2构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：注：CH1选×1档。时间量程选×1档翻开虚拟示波器的界面，点击开场，按下信号发生器B1阶跃信号按钮0+4V 阶跃，用示波器观测A6 输出端Uo的实际响应曲线Uot。改变比例系数改变运算模拟单元A1 的反响电阻R1，重新观测结果，填入实验报告。2)观察惯性环节的阶

3、跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。1用信号发生器B1的阶跃信号输出和幅度控制电位器构造输入信号Ui：B1单元中电位器的左边K3 开关拨下GND，右边K4 开关拨下0/+5V阶跃。阶跃信号输出B1的Y 测孔调整为4V调节方法：按下信号发生器B1阶跃信号按钮，L9 灯亮，调节电位器，用万用表测量Y 测孔。2构造模拟电路：按图3-1-4安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：注：CH1选×1档。时间量程选×1档翻开虚拟示波器的界面，点击开场，用示波器观测A6 输出端Uo，按下信号发生器B1阶跃信号按钮时0+4V阶跃，等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到4V

4、输入×0.632处，得到与惯性的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开场到曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T。A6 输出端Uo的实际响应曲线Uot。改变时间常数及比例系数分别改变运算模拟单元A1 的反响电阻R1 和反响电容C，重新观测结果，填入实验报告。3)观察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。1为了防止积分饱和，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。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。量程选择开

5、关S2置下档，调节“设定电位器1，使之矩形波宽度1 秒左右D1 单元左显示。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压= 1VD1单元右显示。2构造模拟电路：按图3-1-5安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：注：CH1 选×1档。时间量程选×1档翻开虚拟示波器的界面，点击开场，用示波器观测A6 输出端Uo，调节调宽电位器使宽度从0.3秒开场调到积分输出在虚拟示波器顶端即积分输出电压接近+5V为止。等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到0V 处，再移动另一根横游标到V=1V与输入相等处，得到与积分的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开场到曲线的交点

6、，量得积分环节模拟电路时间常数Ti。A6 输出端Uo的实际响应曲线Uot。改变时间常数分别改变运算模拟单元A1 的输入电阻Ro和反响电容C，重新观测结果，填入实验报告。3运行、观察、记录：注：CH1 选×1档。时间量程选×1档翻开虚拟示波器的界面，点击开场，用示波器观测A6 输出端Uo，调节调宽电位器使宽度从0.3秒开场调到积分输出在虚拟示波器顶端即积分输出电压接近+5V为止。等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到0V 处，再移动另一根横游标到V=1V与输入相等处，得到与积分的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开场到曲线的交点，量得积分环节模拟电路时间常数T

7、i。A6 输出端Uo的实际响应曲线Uot。改变时间常数分别改变运算模拟单元A1 的输入电阻Ro和反响电容C，重新观测结果，填入实验报告。可将运算模拟单元A1 的输入电阻的短路套S4去掉，将可变元件库A11中的可变电阻跨接到A1 单元的H1 和IN 测孔上，调整可变电阻继续实验。4)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.。1为了防止积分饱和，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。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。量程选择

8、开关S2置下档，调节“设定电位器1，使之矩形波宽度1 秒秒左右D1单元左显示。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压= 1VD1 单元右显示。2构造模拟电路：按图3-1-8安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：注：CH1选×1档。时间量程调选×1档翻开虚拟示波器的单迹界面，点击开场，用示波器观测A6 输出端Uo。待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到1V与输入相等处，再移动另一根横游标到V=Kp×输入电压处，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。改变时间常数及比例系数分别改变运算

9、模拟单元A5 的输入电阻Ro和反响电容C，重新观测结果，填入实验报告。5)观察比例微分环节的阶跃响应曲线典型比例微分环节模拟电路如图3-1-9所示。1将函数发生器B5单元的矩形波输出作为系统输入R。连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)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。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 秒左右D1 单元左显示。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压= 0.5VD1单元右显示。2构造模拟电路：按图3-1-9安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：CH1 选×1档。时间量程选4档。翻开虚拟示波器的界面

10、，点击开场，用示波器观测系统的A6 输出端Uo，响应曲线见图3-1-10。等待完整波形出来后，把最高端电压4.77V减去稳态输出电压0.5V，然后乘0.632，得到V=2.7V。移动虚拟示波器两根横游标，从最高端开场到V=2.7V 处为止，得到与微分的指数曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开场到曲线的交点，量得t=0.048S。KD=10，则图3-1-9 的比例微分环节模拟电路微分时间常数：T K t 0.48S6)观察PID比例积分微分环节的响应曲线PID比例积分微分环节模拟电路如图3-1-11 所示。1为了防止积分饱和，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

11、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。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。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0.1秒左右D1单元左显示。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压= 0.2VD1 单元右显示。2构造模拟电路：按图3-1-11 安置短路套及测孔联线。3运行、观察、记录：CH1选×1档。时间量程选4档翻开虚拟示波器的单迹界面，点击开场，用示波器观测A6 输出端Uo。等待完整波形出来后，移动虚拟示波器两根横游标使之V=Kp×输入电压，得到与积分的曲线的两

12、个交点。再分别移动示波器两根纵游标到积分的曲线的两个交点，量得积分环节模拟电路时间常数Ti。注意：该实验由于微分的时间太短，较难捕捉到，必须把波形扩展到最大/4 档，但有时仍无法显示微分信号。定量观察就更难了，因此，建议用一般的示波器观察。改变时间常数及比例系数分别改变运算模拟单元A2 的输入电阻Ro和反响电阻R1，重新观测结果，填入实验报告。五、实验数据及处理结果六、思考、讨论或体会或对改进实验的建议在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅。在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的根底,否则,在教师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的珍贵时间.比方做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才结实,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,教