控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)與系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)報告

1、汕 頭 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報 告 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉數(shù)字存儲示波器及控制理論實(shí)驗(yàn)箱的使用方法。2、掌握用運(yùn)算放大器組成控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的電子模擬電路。3、測量典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。4、通過本實(shí)驗(yàn)了解典型環(huán)節(jié)中參數(shù)的變化對輸出動態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、TKKL-1控制理論實(shí)驗(yàn)箱1臺2、TDS1001B數(shù)字存儲示波器1臺3、萬用表1只4、U盤1只（學(xué)生自備，4G以下）三、實(shí)驗(yàn)原理1、以運(yùn)算放大器為核心，由其不同的輸入R-C網(wǎng)絡(luò)和反饋R-C網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成控制系統(tǒng)的各種典型環(huán)節(jié)，用數(shù)字存儲示波器測量各環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。2、數(shù)字存儲示波器的工作原理及使用方法請參考TDS1001B數(shù)字存儲示波器用戶手

2、冊。3、操作過程注意事項(xiàng)。A、接通TKKL-1實(shí)驗(yàn)箱的電源總開關(guān)。B、接通TKKL-1實(shí)驗(yàn)箱上的直流電源開關(guān)。C、接通TKKL-1實(shí)驗(yàn)箱上的階躍信號發(fā)生器電源開關(guān)。D、電位器順時針調(diào)節(jié)時，電阻值增大。 E、示波器探頭接地端要與實(shí)驗(yàn)箱的地端牢固連接。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、分別畫出比例、積分、慣性、微分和振蕩環(huán)節(jié)的電路原理圖比例環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)震蕩環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)2、按所設(shè)計的電路原理圖接線，并在各電路的輸入端輸入階躍信號，在電路的輸出端觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)的輸出波形。比例電路波形圖，G（s）=1比例環(huán)節(jié)，G（s）=2慣性環(huán)節(jié)，G（s）=1/（Ts）其中T=RC當(dāng)R=200k，C=0.1uF

3、時，G（s）=1/（Ts）=50波形圖如下當(dāng)R=1M,C=1uF時，G（s）=1/（Ts）=10波形圖如下積分環(huán)節(jié)，G（s）=1/（Ts+1），其中T=RC當(dāng)R=1M,C=1uF時，波形圖如下當(dāng)R=510K,C=1uF時，波形圖如下振蕩電路，R1=100K,R2=1M,R3=100K,R4=1M,R5=1M,R6=100K,C1=1uF,C2=1uF微分電路，R1=200K,R2=410K,C=0.1uF五、實(shí)驗(yàn)思考題1、用運(yùn)算放大器模擬典型環(huán)節(jié)時，其傳遞函數(shù)是在哪兩個假設(shè)條件下近似導(dǎo)出來的？答：假定運(yùn)放具有理想特性，即滿足“虛短”“虛斷”特性運(yùn)放的靜態(tài)量為零，個輸入量、輸出量和反饋量都可以用瞬時值表示其動態(tài)變化。2、積分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的主要差別是什么？在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)？在什么條件下，又可以視為比例環(huán)節(jié)？答：慣性環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，當(dāng)輸入x(t)作階躍變化時，輸出y(t)不能立刻達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，瞬態(tài)輸出以指數(shù)規(guī)律變化。而積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸入為單位階躍信號時，輸出為輸入對時間的積分，輸出y(t)隨時間呈直線增長。當(dāng)t趨于無窮大時，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)，當(dāng)t趨于0時，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)。3、如何根據(jù)階躍響應(yīng)的波形，確定積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)？答：用示波