自控原理试验报告第一次

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姓名凌和靖

学号202303080412专业班级自动化1504

试验一典型环节的模拟研究

1.试验目的

①了解并把握TD-ACC+教学试验系统模拟电路的使用方法，把握典型环节模拟电路的构成方法。

②熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线及参数测量方法。③熟悉典型环节参数与对应模拟电路参数的关系，了解参数变化对典型环节动态特性的影响。

2.试验设备

PC机一台，TD-ACC+试验系统一套

3.试验内容

①观测比例环节G（s）=K,当K=0.5,2时的阶跃响应曲线。

②观测积分环节G（s）=1/(TS),当T=0.2,0.5s时的阶跃响应曲线。

③观测比例积分环节G（s）=K+1/(TS),当K=1，T=0.1,0.2s时的阶跃响应曲线。④观测惯性环节G（s）=K/(TS+1),当K=2，T=0.1,0.2s时的阶跃响应曲线。⑤观测比例微分环节G（s）=K(TS+1),当K=2，T=0.05s时的阶跃响应曲线。

4.试验原理

运算公式是假定在以下理想状态下推得的：1.放大器的开环放大倍数A为无限大；2.放大器没有零点漂移和噪声；3.放大器的输入电流等于零；4.开环输入阻抗为无限大，输出阻抗等于零等。

（1）比例(P)环节

比例环节的模拟电路如图1所示：

R0R1R10k-+R-+R10kUo{UiRRR图1比例环节模拟电路

按图1接线，前一级运放，选择运放单元区中任意一块运放单元，检查运放单元各条反馈回路中短路块的位置，应使插针均为断开状态，电阻R0、R1可以根据比

例系数K选择，选定后将被选电阻用短路块接入所在的输入或反馈回路。后一级运放，可选择反相器单元。被测环节的输入端Ui连信号源单元的“OUT〞端，输入阶跃信号。

选中取K=0.5，即R0=200k，R1=100k时，理论波形如下图所示：

试验结果如图2所示：

图2.K=0.5时输出波形

由图可知，输出信号幅值为输入信号幅值的一半。与理论图形，理论值相符。选中取K=2，即R0=100kΩ，R1=200kΩ时，试验结果如图3所示：

图3.K=2时输出波形

由图可知，输出信号幅值为输入信号幅值的2倍。与理论值K=2相符。

（2）积分(I)环节

积分环节的模拟电路如图4所示：

C1μfR0RR10k-+R-+10kUo{UiRRR

图4积分环节模拟电路

按图4连线，电容C取1μf，电阻R0根据积分i数选取，并以此选择运放单元，其余操作同上，要注意的是喜好源输出的重复性阶跃信号的周期，应根据积分环节的时间常数即波形的上升快慢来调整，调整到Ui与Uo有相交，Uo不出现饱和为宜。

选中取时间常数T=0.2s，即R0=200kΩ时，理论波形如下图所示：

试验结果如图5所示：

图5.T=0.2s时输出波形

由图得到的输出函数结果为正比例函数，与理论相符合。

选中取时间常数T=0.5，即R0=500kΩ时，试验结果如图6所示：

图6.T=0.5s时输出波形

由图得到的输出函数结果为正比例函数，与理论相符合。

(3)比例积分(PI)环节

比例积分模拟电路如图7所示：

R1C1μfR10k-+R-+R0R10kUo{UiRRR图7比例积分环节模拟电路

按图7接线，电容C取1μf，电阻R0根据积分i数选取，电阻R1根据放大倍数选取。与积分环节不同的是，反馈网络选用辅助单元的元件进行连接，反馈回路连接好后，将辅助单元的“IN〞和“OUT〞与运放单元的“IN〞、“OUT〞连接。

选