典型环节的时域响应.doc

实 验 报 告 实验名称 典型环节的时域响应 系 信息院 专业 电气工程及其自动化 班 电气1103 姓名 卞昌浩 学号 0909111401 授课老师 韩华 预定时间 2013.5.10晚7:50 实验时间 1.5个小时 实验台号 27 一、目的要求 1、熟悉并掌握TD-ACC+(或TD-ACS)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、原理简述 1、比例环节（P） （1）方框图：如图1.1-1所示。 （2）传递函数： （3）阶跃响应： 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： 3、比例积分环节（PI） （1）方框图：如图1.1-5所示。 （2）传递函数： （3）阶跃响应： 4、惯性环节（T） （1）方框图：如图1.1-7所示。 （2）传递函数： （3）阶跃响应： 5、比例微分环节（PD） （1）方框图：如图1.1-9所示。 （2）传递函数： （3）阶跃函数： 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）阶跃函数： 三、仪器设备 PC机一台，TD-ACC+（或TD-ACS）实验系统一套 四、线路示图 1、比例环节 理想与实际阶跃响应对照曲线： 取R0 = 200K；R1 = 100K。 ② 取R0 = 200K；R1 = 200K。 2、积分环节 理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = 200K；C = 1uF。 ② 取R0 = 200K；C = 2uF。 3、比例积分环节 理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 ② 取R0=R1=200K；C=2uF。 4、惯性环节 理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0=R1=200K；C=1uF。 ② 取R0=R1=200K；C=2uF。 5、比例微分环节 理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = R2 = 100K，R3 = 10K，C = 1uF；R1 = 100K。 ② 取R0=R2=100K，R3=10K，C=1uF；R1=200K。 6、比例积分微分环节 理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R2 = R3 = 10K，R0 = 100K， C1 = C2 = 1uF；R1 = 100K。 ② 取R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；R1 = 200K。 五、内容步骤 1. 按1.1.3 节中所列举的比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。 2. 将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均 设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频 电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s 左右。 3. 将2 中的方波信号加至环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测 模拟电路的输入Ui 端和输出U0 端，观测输出端的实际响应曲线U0(t)，记录实验波形及结果。 4. 改变几组参数，重新观测结果。 5. 用同样的方法分别搭接积分环节、比例积分环节、比例微分环节、惯性环节和比例积分 微分环节的模拟电路图。观测这些环节对阶跃信号的实际响应曲线，分别记录实验波形及结果。 六、数据处理 比例环节 积分环节 比例积分环节 惯性环节 比例微分环节 比例积分微分环节 七、分析讨论 通过这次自动控制理论的实验，了解了典型环节的时域响应电路，图形与动态响应，掌握了TD-ACC+实验 系统的使用。更加了解了比例环节，积分环节，比例积分环节，惯性环节，比例微分环节，比例积分微分环节各 自的特点，并且对时域分析法有了一定的认知，感觉它不像原来那么抽象无法理解了。在时间域内研究控制系统 在各种典型信号的作用下系统响应（或输出）随时间变化规律真的是件有趣的事情。因为它是直接在时间域中对 系统进行分析的方法，所以比较直观、准确，并且可以提供系统响应的全部信息。 比例环节特点：比例环节的特点是，其输出不失真、不延迟、成比例的复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。输出量取决于输入量对时间的积累过程。输入量作用一段时间后，即使输入量变为零，输出量仍将保持在已达到的数值，故有记忆功能；另一个特点是有明显的滞后作用 装 订 线 装 订 线 4 5 装