实验三THBDC1.docx
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实验三THBDC1
实验三THBDC-1控制理论实验平台及典型环节的电路
一、实验目的
1.了解THBDC-1实验平台的使用。
2.模拟典型环节的电路
3.测量各典型环节的阶跃响应曲线
二、实验设备
1、THBDC-1型控制理论计算机控制技术实验平台
2、PC机一台(含“THBDC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线
三、实验内容
1、熟悉THBDC-1控制理论实验平台的硬件组成和软件使用
2、实际并组建比例、积分、微分、惯性等典型环节的模拟电路
3、测量各典型环节的阶跃响应,并研究参数变化对其输出响应的影响
四、实验步骤
1、熟悉THBDC-1控制理论实验平台的相关硬件
A、直流稳压电源
B、阶跃信号发生器
C、低频信号函数发生器
D、锁零按钮
E、交/直流数字电压表
F、通用单元电路
G、数据采集接口单元
H、实物实验单元
2、熟悉TNBDC-1控制理论实验平台的软件
3、设计组建比例、积分、微分、惯性等典型环节的模拟电路并测试
模拟结果
1、比例环节
R0=200K,K=1R1=100K,R2=100K
K=2R1=100K,R2=200K
K=4R1=51KR2=200K
分析:
动态参数的变化导致K值得变化,由响应曲线可以看出,参数的变化改变了系统的放大倍数
积分环节
T=1SR=100K,C=10uF
T=0.1SR=100K,C=1uF
T=0.5R=51K,C=10uF
分析:
参数的变化导致积分曲线斜率发生了变化
比例积分环节
K=1,T=1SR1=100K,R2=100K,C=10uF
K=1,T=0.1SR1=100K,R2=100K,C=1uF
分析:
同积分环节一样,参数的变化,使特性曲线斜率发生较大的变化
比例微分环节
K=1,T=0.1S
R0=200K,K=1T=0.1R1=100K,R2=100K,C=1uF
K=1T=1R1=100K,R2=100K,C=10uF
比例积分微分环节
K=2,T1=0.1S,微分时间常数TD=0.1SR1=100K,R2=100K,C1=1Uf,C2=1uF
K=1.1,T1=1S,微分时间TD=0.1S
分析:
参数的变化使得动态曲线的斜率发生了变化。
惯性环节
R0=200K
K=1,时间常数T=1SR1=100K,R2=100K,C=10uF
K=1,T=0.1,R1=100K,R2=100K,C=10uF
实验思考题
1、积分环节和惯性环节主要差别是什么?
在什么条件下,惯性环节可以近似地视为积分环节?
而又在什么条件下,惯性环节可以近似地视为比例环节?
答:
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,而惯性环节,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。
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。
2、在积分环节和惯性环节实验中,如何根据单位阶跃响应曲线的波形,确定积分环节和惯性环节的时间常数?
答:
在积分环节中,纵坐标K对应的横坐标就是时间常数T;在惯性环节中,在起始点作该点的切线,与y=K相交的点的横坐标就是时间常数T
3、为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定的误差?
答:
因为选择的电子元件,输入输出曲线不可能像理论那样的线性,在实际实验中,运放也不一定是理想的。
元器件也都有温度特性曲线,器件参数都存在误差。
所以存在一定误差
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