自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告1--典型環(huán)節(jié)的模擬研究報(bào)告

1、-大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生：黃佐財(cái) 學(xué) 號(hào)： 6100308118 專業(yè)班級(jí)：電力系統(tǒng)082班實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：一、實(shí)驗(yàn)工程名稱：典型環(huán)節(jié)的模擬研究二、實(shí)驗(yàn)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(dá)式及輸出時(shí)域函數(shù)表達(dá)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(xiàng)電路參數(shù)對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響三、主要儀器設(shè)備及耗材1計(jì)算機(jī)一臺(tái)Windows *P操作系統(tǒng)2AEDK-labACT自動(dòng)控制理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套3LabACT6_08軟件一套四、實(shí)驗(yàn)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(hào)發(fā)生器B1的階

2、躍信號(hào)輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號(hào)Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開(kāi)關(guān)撥下GND，右邊K4 開(kāi)關(guān)撥下0/+5V階躍。階躍信號(hào)輸出B1的Y 測(cè)孔調(diào)整為4V調(diào)節(jié)方法：按下信號(hào)發(fā)生器B1階躍信號(hào)按鈕，L9 燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量Y 測(cè)孔。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-1安置短路套及測(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時(shí)間量程選×1檔翻開(kāi)虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，按下信號(hào)發(fā)生器B1階躍信號(hào)按鈕0+4V 階躍，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo的實(shí)際響應(yīng)曲線Uot。改變比例系數(shù)改變運(yùn)算模擬單元A1 的反響電阻R1，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)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(hào)發(fā)生器B1的階躍信號(hào)輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號(hào)Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開(kāi)關(guān)撥下GND，右邊K4 開(kāi)關(guān)撥下0/+5V階躍。階躍信號(hào)輸出B1的Y 測(cè)孔調(diào)整為4V調(diào)節(jié)方法：按下信號(hào)發(fā)生器B1階躍信號(hào)按鈕，L9 燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量Y 測(cè)孔。2構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-4安置短路套及測(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時(shí)間量程選×1檔翻開(kāi)虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo，按下信號(hào)發(fā)生器B1階躍信號(hào)按鈕時(shí)0+4V階躍，等待完整波形出來(lái)后，移動(dòng)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(diǎn)，再移動(dòng)虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開(kāi)場(chǎng)到曲線的交點(diǎn)，量得慣性環(huán)節(jié)模擬電路時(shí)間常數(shù)T。A6 輸出端Uo的實(shí)際響應(yīng)曲線Uot。改變時(shí)間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運(yùn)算模擬單元A1 的反響電阻R1 和反響電容C，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)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(hào)OUT，代替信號(hào)發(fā)生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號(hào)輸入U(xiǎn)i；該信號(hào)為零輸出時(shí)，將自動(dòng)對(duì)模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過(guò)波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開(kāi)

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(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時(shí)間量程選×1檔翻開(kāi)虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo，調(diào)節(jié)調(diào)寬電位器使寬度從0.3秒開(kāi)場(chǎng)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(lái)后，移動(dòng)虛擬示波器橫游標(biāo)到0V 處，再移動(dòng)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(diǎn)，再移動(dòng)虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開(kāi)場(chǎng)到曲線的交點(diǎn)

6、，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時(shí)間常數(shù)Ti。A6 輸出端Uo的實(shí)際響應(yīng)曲線Uot。改變時(shí)間常數(shù)分別改變運(yùn)算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。3運(yùn)行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時(shí)間量程選×1檔翻開(kāi)虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo，調(diào)節(jié)調(diào)寬電位器使寬度從0.3秒開(kāi)場(chǎng)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(lái)后，移動(dòng)虛擬示波器橫游標(biāo)到0V 處，再移動(dòng)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(diǎn)，再移動(dòng)虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開(kāi)場(chǎng)到曲線的交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時(shí)間常數(shù)T

7、i。A6 輸出端Uo的實(shí)際響應(yīng)曲線Uot。改變時(shí)間常數(shù)分別改變運(yùn)算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告?？蓪⑦\(yùn)算模擬單元A1 的輸入電阻的短路套S4去掉，將可變?cè)?kù)A11中的可變電阻跨接到A1 單元的H1 和IN 測(cè)孔上，調(diào)整可變電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。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(hào)OUT，代替信號(hào)發(fā)生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號(hào)輸入U(xiǎn)i；該信號(hào)為零輸出時(shí)將自動(dòng)對(duì)模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過(guò)波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇

8、開(kāi)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(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時(shí)間量程調(diào)選×1檔翻開(kāi)虛擬示波器的單跡界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo。待完整波形出來(lái)后，移動(dòng)虛擬示波器橫游標(biāo)到1V與輸入相等處，再移動(dòng)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(gè)交點(diǎn)。再分別移動(dòng)示波器兩根縱游標(biāo)到積分曲線的兩個(gè)交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時(shí)間常數(shù)Ti。改變時(shí)間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運(yùn)算

9、模擬單元A5 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)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(hào))在顯示與功能選擇D1單元中，通過(guò)波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開(kāi)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(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：CH1 選×1檔。時(shí)間量程選4檔。翻開(kāi)虛擬示波器的界面

10、，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)系統(tǒng)的A6 輸出端Uo，響應(yīng)曲線見(jiàn)圖3-1-10。等待完整波形出來(lái)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(dòng)虛擬示波器兩根橫游標(biāo)，從最高端開(kāi)場(chǎng)到V=2.7V 處為止，得到與微分的指數(shù)曲線的交點(diǎn)，再移動(dòng)虛擬示波器兩根縱游標(biāo)，從階躍開(kāi)場(chǎng)到曲線的交點(diǎn)，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(shí)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(hào)OUT，代替信號(hào)發(fā)

11、生器B1中的人工階躍輸出作為系統(tǒng)的信號(hào)輸入U(xiǎn)i；該信號(hào)為零輸出時(shí)將自動(dòng)對(duì)模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過(guò)波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開(kāi)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(cè)孔聯(lián)線。3運(yùn)行、觀察、記錄：CH1選×1檔。時(shí)間量程選4檔翻開(kāi)虛擬示波器的單跡界面，點(diǎn)擊開(kāi)場(chǎng)，用示波器觀測(cè)A6 輸出端Uo。等待完整波形出來(lái)后，移動(dòng)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(gè)交點(diǎn)。再分別移動(dòng)示波器兩根縱游標(biāo)到積分的曲線的兩個(gè)交點(diǎn)，量得積分環(huán)節(jié)模擬電路時(shí)間常數(shù)Ti。注意：該實(shí)驗(yàn)由于微分的時(shí)間太短，較難捕捉到，必須把波形擴(kuò)展到最大/4 檔，但有時(shí)仍無(wú)法顯示微分信號(hào)。定量觀察就更難了，因此，建議用一般的示波器觀察。改變時(shí)間常數(shù)及比例系數(shù)分別改變運(yùn)算模擬單元A2 的輸入電阻Ro和反響電阻R1，重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果六、思考、討論或體會(huì)或?qū)Ω倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議在做測(cè)試技術(shù)的實(shí)驗(yàn)前,我以為不會(huì)難做,就像以前做物理實(shí)驗(yàn)一樣,做完實(shí)驗(yàn),然后兩下子就將實(shí)驗(yàn)報(bào)告做完.直到做完測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí),我才知道其實(shí)并不容易做,但學(xué)到的知識(shí)與難度成正比,使我受益匪淺。在做實(shí)驗(yàn)前,一定要將課本上的知識(shí)吃透,因?yàn)檫@是做實(shí)驗(yàn)的根底,否則,在教師講解時(shí)就會(huì)聽(tīng)不懂,這將使你在做實(shí)驗(yàn)時(shí)的難度加大,浪費(fèi)做實(shí)驗(yàn)的珍貴時(shí)間.比方做應(yīng)變片的實(shí)驗(yàn),你要清楚電橋的各種接法,如果你不清楚,在做實(shí)驗(yàn)時(shí)才去摸索,這將使你極浪費(fèi)時(shí)間,使你事倍功半.做實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要親力親為,務(wù)必要將每個(gè)步驟,每個(gè)細(xì)節(jié)弄清楚,弄明白,實(shí)驗(yàn)后,還要復(fù)習(xí),思考,這樣,你的印象才深刻,記得才結(jié)實(shí),否則,過(guò)后不久你就會(huì)忘得一干二凈,這還不如不做.做實(shí)驗(yàn)時(shí),教