自动控制原理实验报告----典型环节的模拟研究.docx

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1、南昌大学实验报告学生姓名：黄佐财学号：6100308118专业班级：电力系统082班实验类型：验证口综合口设计创新实验日期：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(WindOWSXP操作系统)2. AEDK-IabACr自动控制理论教学实验系统一套3. 1.abACT6_08软件一套四、实验内容和步骤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3TT所示(1)用信号

2、发生器(Bl)的阶跃信号输出和幅度控制电位器构造输入信号(Ui)：Bl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(Bl的Y测孔)调整为4V(调节方法：按下信号发生器(Bl)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3TT安置短路套及测孔联线。(3)运行、观察、记录：(注：CHI选XU档。时间量程选Xl档)翻开虚拟示波器的界面，点击开场，按下信号发生器(Bl)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Uo(t)。改变比例系数(改变运算模拟单元Al的反响电阻Rl),重新观测结果，

3、填入实验报告。2) .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。(1)用信号发生器(Bl)的阶跃信号输出和幅度控制电位器构造输入信号(Ui)：Bl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(Bl的Y测孔)调整为4V(调节方法：按下信号发生器(Bl)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：CHI选XV档。时间量程选Xl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（Bl）阶跃信号按钮时（

4、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（输入）X0.632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Uo（t）。改变时间常数及比例系数分别改变运算模拟单元AI的反响电阻RI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（Bl）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。

5、在显示与功能选择（Dl）单元中，通过波形选择按键选中矩形波（矩形波指示灯亮）o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（Dl单元在显示）。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压二IV（Dl单元右显示）O（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：CHl选XU档。时间量程选Xl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OV处,再移动另一根横游标到AV=IV（与输

6、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Ti。A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t）o改变时间常数（分别改变运算模拟单元AI的输入电阻R。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：CHl选XU档。时间量程选Xl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OV处，再移动另一根横游标到AV=IV（与输入相等）处，得到与积分的曲线的

7、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Ti。A6输出端（UO）的实际响应曲线Uo（t）o改变时间常数（分别改变运算模拟单元AI的输入电阻R。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AI的输入电阻的短路套（S4去掉，将可变元件库（AII）中的可变电阻跨接到AI单元的HI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（Bl）中的人工阶跃输出作为系统的信号输入（Ui）；

8、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（Dl）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秒秒左右（Dl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=IV（Dl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：CHI选XV档。时间量程调选Xl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)0待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到IV(与输入相等)处，再移动另一根横游标到V=KPX输入电压处，得到与积分曲线的两个交点。再

9、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TL改变时间常数及比例系数(分别改变运算模拟单元A5的输入电阻R。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(Dl)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(DI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二0.5V(Dl单元右显示)。(

10、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：CHl选XU档。时间量程选/4档。翻开虚拟示波器的界面，点击开场，用示波器观测系统的A6输出端(Uo),响应曲线见图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AV=2.7V。移动虚拟示波器两根横游标，从最高端开场到AV=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At=0.048S0KD=10,那么图3-1-9的比例微分环节模拟电路微分时间常数：TKt0.48S6).观察PlD(比例积分微分)环节的响应曲线

11、PID(比例积分微分)环节模拟电路如图3TT1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(Bl)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(Dl)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(Dl单元左里示)。调节B5单元的“矩形波调幅电位器使矩形波输出电压=0.2V(Dl单兀右显木)O(2构造模拟电路：按图3TT1安置短路套及测孔联线。(3)运行、观察、记录：(CHI选Xl档。时间量程选/4档)翻开虚拟

12、示波器的单迹界面，点击开场，用示波器观测A6输出端(Uo)O等待完整波形出来后，移动虚拟示波器两根横游标使之AV=KPX输入电压，得到与积分的曲线的两个交点。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TL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R。和反响电阻Rl),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

13、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基,否那么,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,这将使你极大地浪费时间,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,否那么，过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,教师还会根据自己的亲身体会，将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛。通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅。七、参考资料1.?自动控制理论?，王时胜、曾明如、王俐等，江西科技出版社2 .?自动控制理论？，夏德铃主编，机械工业出版社3 .？自动控制理论?，胡寿松，航空工业出版社