自動控制原理實驗報告1--典型環(huán)節(jié)的模擬研究報告

1、-大學(xué)實驗報告學(xué)生：黃佐財 學(xué) 號： 6100308118 專業(yè)班級：電力系統(tǒng)082班實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績：一、實驗工程名稱：典型環(huán)節(jié)的模擬研究二、實驗要求1 了解和掌握各典型環(huán)節(jié)模擬電路的構(gòu)成方法、傳遞函數(shù)表達式及輸出時域函數(shù)表達式2 觀察和分析各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線，了解各項電路參數(shù)對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響三、主要儀器設(shè)備及耗材1計算機一臺Windows *P操作系統(tǒng)2AEDK-labACT自動控制理論教學(xué)實驗系統(tǒng)一套3LabACT6_08軟件一套四、實驗容和步驟1)觀察比例環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型比例環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-1所示1用信號發(fā)生器B1的階

2、躍信號輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開關(guān)撥下GND，右邊K4 開關(guān)撥下0/+5V階躍。階躍信號輸出B1的Y 測孔調(diào)整為4V調(diào)節(jié)方法：按下信號發(fā)生器B1階躍信號按鈕，L9 燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬用表測量Y 測孔。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-1安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，按下信號發(fā)生器B1階躍信號按鈕0+4V 階躍，用示波器觀測A6 輸出端Uo的實際響應(yīng)曲線Uot。改變比例系數(shù)改變運算模擬單元A1 的反響電阻R1，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。2)觀察慣性環(huán)節(jié)的階

3、躍響應(yīng)曲線典型慣性環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-4所示。1用信號發(fā)生器B1的階躍信號輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開關(guān)撥下GND，右邊K4 開關(guān)撥下0/+5V階躍。階躍信號輸出B1的Y 測孔調(diào)整為4V調(diào)節(jié)方法：按下信號發(fā)生器B1階躍信號按鈕，L9 燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬用表測量Y 測孔。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-4安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，按下信號發(fā)生器B1階躍信號按鈕時0+4V階躍，等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標(biāo)到4V

4、輸入×0.632處，得到與慣性的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開場到曲線的交點，量得慣性環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)T。A6 輸出端Uo的實際響應(yīng)曲線Uot。改變時間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運算模擬單元A1 的反響電阻R1 和反響電容C，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。3)觀察積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型積分環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-5 所示。1為了防止積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器B5所產(chǎn)生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發(fā)生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入Ui；該信號為零輸出時，將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開

5、關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1，使之矩形波寬度1 秒左右D1 單元左顯示。調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅電位器使矩形波輸出電壓= 1VD1單元右顯示。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-5安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，調(diào)節(jié)調(diào)寬電位器使寬度從0.3秒開場調(diào)到積分輸出在虛擬示波器頂端即積分輸出電壓接近+5V為止。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標(biāo)到0V 處，再移動另一根橫游標(biāo)到V=1V與輸入相等處，得到與積分的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開場到曲線的交點

6、，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。A6 輸出端Uo的實際響應(yīng)曲線Uot。改變時間常數(shù)分別改變運算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。3運行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，調(diào)節(jié)調(diào)寬電位器使寬度從0.3秒開場調(diào)到積分輸出在虛擬示波器頂端即積分輸出電壓接近+5V為止。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標(biāo)到0V 處，再移動另一根橫游標(biāo)到V=1V與輸入相等處，得到與積分的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開場到曲線的交點，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)T

7、i。A6 輸出端Uo的實際響應(yīng)曲線Uot。改變時間常數(shù)分別改變運算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。可將運算模擬單元A1 的輸入電阻的短路套S4去掉，將可變元件庫A11中的可變電阻跨接到A1 單元的H1 和IN 測孔上，調(diào)整可變電阻繼續(xù)實驗。4)觀察比例積分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型比例積分環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-8所示.。1為了防止積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器B5所產(chǎn)生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發(fā)生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入Ui；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇

8、開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1，使之矩形波寬度1 秒秒左右D1單元左顯示。調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅電位器使矩形波輸出電壓= 1VD1 單元右顯示。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-8安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程調(diào)選×1檔翻開虛擬示波器的單跡界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo。待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標(biāo)到1V與輸入相等處，再移動另一根橫游標(biāo)到V=Kp×輸入電壓處，得到與積分曲線的兩個交點。再分別移動示波器兩根縱游標(biāo)到積分曲線的兩個交點，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。改變時間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運算

9、模擬單元A5 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。5)觀察比例微分環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線典型比例微分環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-9所示。1將函數(shù)發(fā)生器B5單元的矩形波輸出作為系統(tǒng)輸入R。連續(xù)的正輸出寬度足夠大的階躍信號)在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1，使之矩形波寬度1 秒左右D1 單元左顯示。調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅電位器使矩形波輸出電壓= 0.5VD1單元右顯示。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-9安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：CH1 選×1檔。時間量程選4檔。翻開虛擬示波器的界面

10、，點擊開場，用示波器觀測系統(tǒng)的A6 輸出端Uo，響應(yīng)曲線見圖3-1-10。等待完整波形出來后，把最高端電壓4.77V減去穩(wěn)態(tài)輸出電壓0.5V，然后乘0.632，得到V=2.7V。移動虛擬示波器兩根橫游標(biāo)，從最高端開場到V=2.7V 處為止，得到與微分的指數(shù)曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開場到曲線的交點，量得t=0.048S。KD=10，則圖3-1-9 的比例微分環(huán)節(jié)模擬電路微分時間常數(shù)：T K t 0.48S6)觀察PID比例積分微分環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線PID比例積分微分環(huán)節(jié)模擬電路如圖3-1-11 所示。1為了防止積分飽和，將函數(shù)發(fā)生器B5所產(chǎn)生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發(fā)

11、生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號輸入Ui；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開關(guān)S2置下檔，調(diào)節(jié)“設(shè)定電位器1，使之矩形波寬度0.1秒左右D1單元左顯示。調(diào)節(jié)B5單元的“矩形波調(diào)幅電位器使矩形波輸出電壓= 0.2VD1 單元右顯示。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-11 安置短路套及測孔聯(lián)線。3運行、觀察、記錄：CH1選×1檔。時間量程選4檔翻開虛擬示波器的單跡界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器兩根橫游標(biāo)使之V=Kp×輸入電壓，得到與積分的曲線的兩

12、個交點。再分別移動示波器兩根縱游標(biāo)到積分的曲線的兩個交點，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時間常數(shù)Ti。注意：該實驗由于微分的時間太短，較難捕捉到，必須把波形擴展到最大/4 檔，但有時仍無法顯示微分信號。定量觀察就更難了，因此，建議用一般的示波器觀察。改變時間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運算模擬單元A2 的輸入電阻Ro和反響電阻R1，重新觀測結(jié)果，填入實驗報告。五、實驗數(shù)據(jù)及處理結(jié)果六、思考、討論或體會或?qū)Ω倪M實驗的建議在做測試技術(shù)的實驗前,我以為不會難做,就像以前做物理實驗一樣,做完實驗,然后兩下子就將實驗報告做完.直到做完測試實驗時,我才知道其實并不容易做,但學(xué)到的知識與難度成正比,使我受益匪淺。在做實驗前,一定要將課本上的知識吃透,因為這是做實驗的根底,否則,在教師講解時就會聽不懂,這將使你在做實驗時的難度加大,浪費做實驗的珍貴時間.比方做應(yīng)變片的實驗,你要清楚電橋的各種接法,如果你不清楚,在做實驗時才去摸索,這將使你極浪費時間,使你事倍功半.做實驗時,一定要親力親為,務(wù)必要將每個步驟,每個細節(jié)弄清楚,弄明白,實驗后,還要復(fù)習(xí),思考,這樣,你的印象才深刻,記得才結(jié)實,否則,過后不久你就會忘得一干二凈,這還不如不做.做實驗時,教