控制系统典型环节的模拟备课讲稿.docx
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控制系统典型环节的模拟备课讲稿
控制系统典型环节的模拟
本科实验报告
课程名称:
自动控制原理实验
姓名:
学院(系):
专业:
控制
学号:
指导教师:
浙江大学实验报告
实验项目名称:
控制系统典型环节的模拟
同组学生姓名:
实验地点:
月牙楼301实验日期:
一、实验目的
1)熟悉超低频扫描示波器的使用方法
2)掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路
3)测量典型环节的阶跃响应曲线
4)通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响
二、实验仪器
1)控制理论电子模拟实验箱一台
2)超低频慢扫描示波器一台
3)万用表一只
三、实验原理
以运算放大器为核心原件,由其不同的R-C输入网络和反馈网络组成的各种典型环节
1)比例环节
2)惯性环节
3)积分环节
4)比例微分环节(PD)
5)比例积分环节
四、按所设计的电路原理图接线,并在各电路的输入端输入阶跃信号,在电路的输出端观察并记录其单位阶跃响应的输出波形。
(1)比例电路波形图
G(s)=1
G(s)=2
(2)惯性环节,G1(s)=1/(s+1)
G(s)=1/(0.5s+1)
3)积分环节G(s)=1/s
G(s)=1/(0.5s)
(4)比例微分
G(s)=2+s
G(s)=1+2s
5)比例积分环节(PI)
G(s)=1+1/s
G(s)=2(1+1/2s)
1、比例环节:
输出量不失真,无惯性地跟着输入量变化,而且两者成比例关系;
2、惯性环节:
由于惯性环节中含有一个储能原件,当输入量突然变化时,输出量不能跟着变化,而是按指数规律变化;
3、积分环节:
只要有一个恒定的输入量作用于积分环节,其输出量就与时间成正比地无限增加。
(输出量取决于输入量对时间的积累,输入量作用一段时间后,即使输入量变化,输出量仍会保持在已达到的数值);
4、微分环节:
理想微分环节的输出与输入量的变化速度成正比,在阶跃输入作用下的输出响应为一理想脉冲(实际上无法实现)。
五、实验思考题
1、用运算放大器模拟典型环节时,其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出来的?
答:
①假定运放具有理想特性,即满足“虚短”“虚断”特性
②运放的静态量为零,个输入量、输出量和反馈量都可以用瞬时值表示其动态变化。
2、 积分环节与惯性环节的主要差别是什么?
在什么条件下,惯性环节可以近似地视为积分环节?
在什么条件下,又可以视为比例环节?
答:
惯性环节的特点是,当输入x(t)作阶跃变化时,输出y(t)不能立刻达到稳态值,瞬态输出以指数规律变化。
而积分环节,当输入为单位阶跃信号时,输出为输入对时间的积分,输出y(t)随时间呈直线增长。
当t趋于无穷大时,惯性环节可以近似地视为积分环节,当t趋于0时,惯性环节可以近似地视为比例环节
3、 如何根据阶跃响应的波形,确定积分环节和惯性环节的时间常数?
答:
用示波器的“时标”开关测出过渡过程时间t(即98%时的时间),由公式T = t/4计算时间常数
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