典型環(huán)節(jié)的電路模擬

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉THBDC-1型 控制理論·計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及“THBDC-1”軟件的使用；2熟悉各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)特性及其電路模擬；3測(cè)量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，并了解參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響。4觀(guān)測(cè)二階系統(tǒng)的阻尼比分別在0<z<1，z =1和z>1三種情況下的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境1THBDC-1型 控制理論·計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；2PC機(jī)一臺(tái)(含“THBDC-1”軟件)、USB數(shù)據(jù)采集卡、37針通信線(xiàn)1根、16芯數(shù)據(jù)排線(xiàn)、USB接口線(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1畫(huà)出各典型環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并注明參數(shù)。2寫(xiě)出各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。3根據(jù)

2、測(cè)得的典型環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，分析參數(shù)變化對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響。4畫(huà)出二階系統(tǒng)線(xiàn)性定常系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路，并寫(xiě)出閉環(huán)傳遞函數(shù)，表明電路中的各參數(shù)；5根據(jù)測(cè)得系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，分析開(kāi)環(huán)增益K和時(shí)間常數(shù)T對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的影響。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及分析1比例（P）環(huán)節(jié)選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的通用電路單元設(shè)計(jì)并組建相應(yīng)的模擬電路，當(dāng)ui為一單位階躍信號(hào)時(shí)，用“THBDC-1”軟件觀(guān)測(cè)并記錄相應(yīng)K值時(shí)的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，并與理論值進(jìn)行比較。參數(shù)：一圖比例系數(shù)K=1時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟1=100K，R2=100K。二圖比例系數(shù)K=2時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟1=100K，R2=200K。傳遞函數(shù)：結(jié)論：如上圖所示當(dāng)K值改變?yōu)?倍

3、時(shí)，輸出量也跳躍為原來(lái)的2倍，最后穩(wěn)定時(shí)還是一樣輸出值等于原來(lái)的2倍2積分（I）環(huán)節(jié)根據(jù)積分環(huán)節(jié)的方框圖，選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的通用電路單元(U12、U6)設(shè)計(jì)并組建相應(yīng)的模擬電路，當(dāng)ui為單位階躍信號(hào)時(shí)，用“THBDC-1”軟件觀(guān)測(cè)并記錄相應(yīng)T值時(shí)的輸出響應(yīng)曲線(xiàn)，并與理論值進(jìn)行比較。參數(shù)：R0=200K積分時(shí)間常數(shù)T=1S時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟=100K，C=10uF(T=RC=100K×10uF=1)；積分時(shí)間常數(shù)T=0.1S時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟=100K，C=1uF(T=RC=100K×1uF=0.1)；結(jié)論：隨著RC的改變，積分時(shí)間常數(shù)，且積分時(shí)間常數(shù)越小，輸出值線(xiàn)性變化

4、越快。3比例微分(PD)環(huán)節(jié)根據(jù)比例積分微分環(huán)節(jié)的方框圖，選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的通用電路單元(U12、U6)設(shè)計(jì)并組建其相應(yīng)的模擬電路，當(dāng)ui為一單位階躍信號(hào)時(shí)，用“THBDC-1”軟件觀(guān)測(cè)，并記錄不同K、TI、TD值時(shí)的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，并與理論值進(jìn)行比較。參數(shù)：R0=200K。取比例系數(shù)K=1、積分時(shí)間常數(shù)T=1S時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟1=100K，R2=100K，C=10uF(K= R2/ R1=1，T=R2C=100K×10uF=1)；取比例系數(shù)K=1、積分時(shí)間常數(shù)T=0.1S時(shí)，電路中的參數(shù)?。篟1=100K，R2=100K，C=1uF(K= R2/ R1=1，T=R2C=100K

5、5;1uF=0.1S)。結(jié)論：隨著R1,R2,C的改變，比例系數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)會(huì)改變。對(duì)于微分調(diào)節(jié)，在輸入信號(hào)的瞬間，達(dá)到正無(wú)窮，輸出值Uo達(dá)到最大值，但在以后，Ui為定值，=0，又在比例調(diào)節(jié)的作用下，輸出值為輸入值的K倍。 4二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)（1）觀(guān)測(cè)二階系統(tǒng)的阻尼比分別在0<z<1，z=1和z>1三種情況下的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)；（2）調(diào)節(jié)二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K，使系統(tǒng)的阻尼比，測(cè)量此時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間ts(= ±0.05)；（3）z為一定時(shí)，觀(guān)測(cè)系統(tǒng)在不同時(shí)的響應(yīng)曲線(xiàn)。四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)1用運(yùn)放模擬典型環(huán)節(jié)時(shí)，其傳遞函數(shù)是在什么假設(shè)條件下近似導(dǎo)出的？答：放大倍數(shù)遠(yuǎn)大于1，近似為理想放大電路2積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)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)？而又在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)？答：慣性環(huán)節(jié)是x(t)=K(1-e-t/T)而積分環(huán)節(jié)是x(t)=K/s，一個(gè)是類(lèi)指數(shù)函數(shù)，一個(gè)是一次函數(shù)，當(dāng)T趨向于無(wú)窮小時(shí)慣性環(huán)節(jié)可以近似為積分環(huán)節(jié)。3在積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)中，如何根據(jù)單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)的波形，確定積分環(huán)節(jié)和慣