实验1典型环节的模拟研究.docx
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实验1典型环节的模拟研究
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.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。
三.实验步骤
在实验中观测实验结果时,可选用普通示波器。
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、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
实验步骤:
(1)设置阶跃信号源:
A.将阶跃信号区的“0~5V”端子与实验电路A1的“IN13”端子相连接
B.按压阶跃信号开关按钮就可以在“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拨动阶跃信号开关按钮:
(3)连接示波器:
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。
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、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
同上1实验步骤
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、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
同上1实验步骤
4.观察微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、示波器、实验电路A1、实验电路A2。
典型微分环节模拟电路如图1-1-4所示,微分环节的传递函数为:
图1-1-4典型微分环节模拟电路
同上1实验步骤
5.观察比例微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、示波器、实验电路A3、实验电路A2。
典型比例微分环节模拟电路如图1-1-5所示,比例微分环节的传递函数为:
图1-1-5(a)典型比例微分环节模拟电路
图1-1-5(b)典型比例微分环节模拟电路
同上1实验步骤
6.观察比例微分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、示波器、实验电路A3、实验电路A2。
典型比例微分积分环节模拟电路如图1-1-6所示,比例微分积分环节的传递函数为:
图1-1-6(a)典型比例微分积分环节模拟电路
图1-1-6(b)典型比例微分积分环节模拟电路
同上1实验步骤;
7.观察惯性环节的阶跃响应曲线
实验中所用到的功能区域:
阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。
典型惯性环节模拟电路如图1-1-7所示,惯性环节的传递函数为:
图1-1-7典型惯性环节模拟电路
同上1实验步骤;
8.观察二阶振荡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、实验电路A3。
典型二阶振荡环节模拟电路如图1-1-8所示,二阶振荡环节的传递函数为:
图1-1-8典型二阶振荡环节模拟电路
同上1实验步骤;
四.实验结果
绘出各种典型环节理想的和实测的阶跃响应曲线
典型环节
理想阶跃响应曲线
实测阶跃响应曲线
比例环节
K=1
K=0.5
积分环节
C1=1.0uF
C1=2.0uF
比例积分环节
C1=1.0uF
C1=2.0uF
微分环节
R1=20K
R1=100K
比例微分环节
图(a)
图(b)
比例微分积分环节
图(a)
图(b)
惯性环节
C1=1.0uF
C1=2.0uF
二阶振荡环节
R4=200K
R4=50K
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