自动控制实验典型环的模拟研究.docVIP

实验一 典型环节的模拟研究 一．实验目的 1．通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握自动控制综合实验台的使用方法。 2．通过对典型环节的软件仿真研究，熟悉并掌握ACES软件的使用方法。 3．了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性，观察和分析各典型环节的响应曲线，掌握电路模拟和软件仿真研究方法。 二．实验内容 1．搭建各种典型环节的模拟电路，观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线。 2．调节模拟电路参数，研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。 3．运行ACES软件中的软件仿真功能，完成各典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与模拟电路观测的结果作比较。 三．实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1．观察比例环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域： 阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2。 典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示，比例环节的传递函数为： 图1-1-1典型比例环节模拟电路 （1） 设置阶跃信号源： A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”； B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A1的“IN13”端子相连接； C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。 （2） 搭建典型比例环节模拟电路： A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“IN23”端子相连接； B．按照图1-1-1选择拨动开关： K=1时：将A1的S6、S13拨至开的位置，将A2的S7、S11拨至开的位置； K=0.5时：将A1的S6、S14拨至开的位置，将A2的S7、S11拨至开的位置。 （3） 连接虚拟示波器： 将实验电路A2的“OUT2”与示波器通道CH1相连接。 （4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。 （5） 运行典型比例环节阶跃特性软件仿真，记录理想阶跃响应曲线。 2．观察积分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域： 阶跃信号、函数发生器、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2。 典型积分环节模拟电路如图1-1-2所示，积分环节的传递函数为： 图1-1-2典型积分环节模拟电路 （1） 设置阶跃信号源： A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”； B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A1的“IN13”端子相连接； C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。 （2） 搭建典型积分环节模拟电路： A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“IN23”端子相连接； B．按照图1-1-2选择拨动开关： C1=1.0uF时：将A1的S6、S9拨至开的位置，将A2的S7、S11拨至开的位置； C1=2.0uF时：将A1的S6、S10拨至开的位置，将A2的S7、S11拨至开的位置。 （3） 连接虚拟示波器： 将实验电路A2的“OUT2”与示波器通道CH1相连接。 （4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。 （注：在每次触发阶跃开关后，须要上下拨动函数发生器区的函数启动停止开关一次，以释放电容C1中的电量，保证积分环节模拟电路对下一次的阶跃信号产生正确响应。） （5） 运行典型积分环节阶跃特性软件仿真，记录理想阶跃响应曲线。 3．观察比例积分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域： 阶跃信号、函数发生器、虚拟示波器、实验电路A3、实验电路A5。 典型比例积分环节模拟电路如图1-1-3所示，比例积分环节的传递函数为： 图1-1-3典型比例积分环节模拟电路 （1） 设置阶跃信号源： A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”； B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A3的“IN31”端子相连接； C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。 （2） 搭建典型比例积分环节模拟电路： A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A5的“IN53”端子相连接； B．按照图1-1-3选择拨动开关： C1=1.0uF时：将A3的S1、S15拨至开的位置，将A5的S6、S15拨至开的位置； C1=2.0uF时：将A3的S1、S15拨至开的位置，将A5的S6、S14拨至开的位置。 （3） 连接虚拟示波器： 将实验电路A5的“OUT5”与示波器通道CH1相连接。 （4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。 （注：在每次触发阶跃开关后，须要上下拨动函数发生器区的函数启动停止开关一次，以释放电容C1