《自动控制原理》典型环节的时域响应实验报告
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Td脉冲函数，脉冲宽度为零，幅值为无穷大，在实际中是得不到的。
(4)模拟电路图：如图1.1-10所示。
图1.1-10
6.比例积分微分环节(PID)
(1)方框图：如图1.1-11所示。
图1.1-11
(2)传递函数：0(()) =+ 1+
(3)阶跃响应：() =+ 1+()，
其中=01,=01，=1220，()为单位脉冲函数。
(4)模拟电路图：如图1.1-12所示。
图1.1-12
三、主要仪器设备
计算机1台，MATLAB软件
四、操作方法与实验步骤
1、在Simulink中分别按照各典型环节的框图构建各环节，观察仿真波形，对于同一个典型环节：改变s的系数，比较仿真波形，分析波形特点；对于不同的典型环节：对比s具有相同系数时的仿真波形。
4、了解参数变化对典型环节动态特性的影响，掌握各典型环节的工作特点。
二、实验内容和原理
典型环节分别有比例、积分、微分、惯性、比例积分、比例微分、比例积分微分等环节，在不同输入信号下将会有不同的输出响应，呈现出不同的工作特点，其方框图、传递函数、模拟电路等如下所示：
1、比例环节(P)
(1)方框图：如图1.1-1所示。
2、检查搭接电路，确保电路无误；将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。开启设备电源；将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频旋钮，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。
3、将调整好的方波信号（替代阶跃信号）加至典型环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”分别测量模拟电路的输入Ui端和输出U0端，观测输出端的实际响应曲线U0(t)，记录实验波形及结果。
(3)模拟电路图：如图1.1-8所示。
R0= R1= 200K; C= 1 uF或2uF
图1.1-8
5.比例微分环节(PD)(1)方框图：如图1.1-9所示。
(2)传递函数：0() = K(1 +)
()1+(3)阶跃响应：() =() +，其中=1+02,= ( 11+22 +3)，=，()为单位脉冲函数，这是一个面积为
《自动控制原理》典型环节的时域响应实验报告
课程名称自动控制原理实验类型：
实验项目名称：典型环节的时域响应
一、实验目的和要求
1、学习使用MATLAB软件进行各典型环节的各类输入信号响应的仿真。
2、熟悉并掌握自动控制原理实验系统的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法
3、熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。
图1.1-1
(2)传递函数：0()=源自()(3)阶跃响应：() =(≥ 0)，其中=10
(4)模拟电路图：如图1.1-2所示。
R0= 200K; R1= 100K或200K
图1.1-2
注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K的电阻，实验中不需要再接。
以后的实验中用到的运放也如此。
4、改变典型环节的R、C等参数，重新观测实验波形，并记录。
5、对比波形，总结特点
五、实验数据及波形记录和处理
1、比例环节
3、比例积分环节：
2、积分环节
4、惯性环节：
5、比例微分环节
6、比例积分微分环节
1、
2、
3、
4、
5、
6、
七、讨论和心得
通过本实验，了解了典型环节的稳态特性，了解了他们的理想阶跃响应曲线，和实际的响应曲线。
()
(3)阶跃响应： ，其中=10 ;=0
(4)模拟电路图：如图1.1-6所示。
比例积分环节反相器
R1C
R0= 200K; C= 1uF或2uF
图1.1-6
4.惯性环节(T)(1)方框图：如图1.1-7所示。
图1.1-7
(2)传递函数：0() =
()+1
2、积分环节(I)
(1)方框图：如右图1.1-3所示。
图1.1-3
(2)传递函数：0() = 1
()
(3)阶跃响应： ，其中=0(4)模拟电路：如图1.1-4所示。
图1.1-4
3.比例积分环节(PI)(1)方框图：如图1.1-5所示。
图1.1-5
(2)传递函数：0() =+ 1
(4)模拟电路图：如图1.1-10所示。
图1.1-10
6.比例积分微分环节(PID)
(1)方框图：如图1.1-11所示。
图1.1-11
(2)传递函数：0(()) =+ 1+
(3)阶跃响应：() =+ 1+()，
其中=01,=01，=1220，()为单位脉冲函数。
(4)模拟电路图：如图1.1-12所示。
图1.1-12
三、主要仪器设备
计算机1台，MATLAB软件
四、操作方法与实验步骤
1、在Simulink中分别按照各典型环节的框图构建各环节，观察仿真波形，对于同一个典型环节：改变s的系数，比较仿真波形，分析波形特点；对于不同的典型环节：对比s具有相同系数时的仿真波形。
4、了解参数变化对典型环节动态特性的影响，掌握各典型环节的工作特点。
二、实验内容和原理
典型环节分别有比例、积分、微分、惯性、比例积分、比例微分、比例积分微分等环节，在不同输入信号下将会有不同的输出响应，呈现出不同的工作特点，其方框图、传递函数、模拟电路等如下所示：
1、比例环节(P)
(1)方框图：如图1.1-1所示。
2、检查搭接电路，确保电路无误；将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。开启设备电源；将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频旋钮，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。
3、将调整好的方波信号（替代阶跃信号）加至典型环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”分别测量模拟电路的输入Ui端和输出U0端，观测输出端的实际响应曲线U0(t)，记录实验波形及结果。
(3)模拟电路图：如图1.1-8所示。
R0= R1= 200K; C= 1 uF或2uF
图1.1-8
5.比例微分环节(PD)(1)方框图：如图1.1-9所示。
(2)传递函数：0() = K(1 +)
()1+(3)阶跃响应：() =() +，其中=1+02,= ( 11+22 +3)，=，()为单位脉冲函数，这是一个面积为
《自动控制原理》典型环节的时域响应实验报告
课程名称自动控制原理实验类型：
实验项目名称：典型环节的时域响应
一、实验目的和要求
1、学习使用MATLAB软件进行各典型环节的各类输入信号响应的仿真。
2、熟悉并掌握自动控制原理实验系统的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法
3、熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。
图1.1-1
(2)传递函数：0()=源自()(3)阶跃响应：() =(≥ 0)，其中=10
(4)模拟电路图：如图1.1-2所示。
R0= 200K; R1= 100K或200K
图1.1-2
注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K的电阻，实验中不需要再接。
以后的实验中用到的运放也如此。
4、改变典型环节的R、C等参数，重新观测实验波形，并记录。
5、对比波形，总结特点
五、实验数据及波形记录和处理
1、比例环节
3、比例积分环节：
2、积分环节
4、惯性环节：
5、比例微分环节
6、比例积分微分环节
1、
2、
3、
4、
5、
6、
七、讨论和心得
通过本实验，了解了典型环节的稳态特性，了解了他们的理想阶跃响应曲线，和实际的响应曲线。
()
(3)阶跃响应： ，其中=10 ;=0
(4)模拟电路图：如图1.1-6所示。
比例积分环节反相器
R1C
R0= 200K; C= 1uF或2uF
图1.1-6
4.惯性环节(T)(1)方框图：如图1.1-7所示。
图1.1-7
(2)传递函数：0() =
()+1
2、积分环节(I)
(1)方框图：如右图1.1-3所示。
图1.1-3
(2)传递函数：0() = 1
()
(3)阶跃响应： ，其中=0(4)模拟电路：如图1.1-4所示。
图1.1-4
3.比例积分环节(PI)(1)方框图：如图1.1-5所示。
图1.1-5
(2)传递函数：0() =+ 1