典型环节的研究___学时

典型环节的研究学时（2学时）
一、实验目的
通过对典型环节阶跃响应曲线的观测，另深对典型环节的理解，掌握基本知识。

二、实验要求
1、要求学生认真听指导教师的讲解后，自己画出电路图，进行仿真。

2、做完全实验后，关闭计算机后，方可离开实验室。

三、实验原理
本实验主要采用电子模拟实验方法进行，即采用运算放大器，对各种环节和系统进行数学模型的模拟，从而达到研究各种具有相同数学模型的实际装置和环节的目的。

四、实验设备及仪表
计算机，Multisim仿真电子工作平台（示波器，信号发生器，原器件等）。

五、实验步骤和方法
根据各典型环节的模拟电路及其传递函数画其方块图，观测示波器显示出的响应曲线及数据,记录波形及数据。

比例环节
比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。

G（S）= -R2/R1 K= R2/R1
要求:
连接被测量典型环节的模拟电路,分别观察和记录K = 2 ; 4时的波形及数据.
实验步骤同1～4
惯性环节
惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。

G（S）= - K/TS+1
K=R2/R1，T=R2C
要求:
连接被测量典型环节的模拟电路,分别观察和记录T = 0.1s ;0.2s;
0.5s 时的波形及数据.
实验步骤同1～4
积分环节
积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。

G（S）=1/TS
T=RC
要求:
连接被测量典型环节的模拟电路,分别观察和记录T = 0.1s ;0.2s; 0.01s时的波形及数据.
实验步骤同1～4
微分环节
微分环节的模拟电路及传递函数如图1-4（未标明的C=0.01uf）。

G（S）= - TS
T = RC
要求:
连接被测量典型环节的模拟电路,分别观察和记录T = 0.1s 时的波形及数据. 实验步骤同1～4
比例+微分环节
比例+微分环节的模拟电路及传递函数如图1-5（未标明的C=0.01uf）。

G（S）= -K（TS+1）
K=R2/R1，T=R2C
要求:
连接被测量典型环节的模拟电路,分别观察和记录T = 0.1s 时的波形及数据. 实验步骤同1～4
比例+积分环节
比例+积分环节的模拟电路及传递函数如图1-6。

G（S）=K（1+1/TS）
K=R2/R1，T=R2C
时间响应计算机仿真模拟 学时（2学时）
一、 实验目的
1、学习一、二阶系统阶跃响应特性测试方法；
2、了解系统参数对阶跃响应特性的影响；
3、分析二阶系统无阻尼自然频率n ω、阻尼比ζ与过渡过程时间s t 、超调量σ%之间 的关系，特别了解系统两个重要参数阻尼比ζ和时间常数T 对系统动态特性的影响。

二、实验要求
1、要求学生认真保持指导教师讲解后，自己画出电路图，进行仿真。

2、做完实验后，关闭计算机，方可离实验室。

三、实验原理
本实验主要采用电子模拟实验方法进行，即采用运算放大器，对各种环节和系统进行数学模型的模拟，从而达到研究各种具有相同数学模型的实际装置和环节的目的。

四、实验设备及仪表：
计算机，Multisim 仿真电子工作平台。

五、实验步骤和方法
1、
惯性环节
该环节存在储能元件，典型惯性环节的微分方程为一阶常微分方程，其特点是当系统输入有阶跃变化时，系统输出是由零逐渐跟上，如图所示。

(a)为系统的输入变化，(b)为系统的输出响应。

输出按单调指数规律上升.
1、典型二阶系统的研究。

⑴ 根据图2-1所示的典型二阶系统的原理方框图，模拟电路，进行模拟实
验，纪录当ζ>1、ζ=1、0<ζ<1时响应曲线。

图2－1 典型二阶系统方框图
图2－2 典型二阶系统模拟电路图
⑵ 用数字示波器观察系统阶跃响应)(t c 的曲线，并列表记录一、二阶系其阶跃响应曲线。

观察一阶系统阶跃响应)(t c 的曲线，测量T 、2T 、3T 、4T 、5T 观察二阶系统阶跃响应)(t c 的曲线，在0<ζ<1时测量下面参数
延迟时间t d 上升时间t r 峰值时间t p 最大超调量M p 调整时间t s
频率响应计算机仿真模拟学时（2学时）
一、实验目的
1、掌握频率特性的测试原理及方法；
2、根据开环系统的对数频率特性，确定系统的数学模型。

3、学习根据实验方法测量系统的极坐标图和用波特仪测量波特图。

二、实验要求
1、要求学生认真听指导教师的讲解后，自己画出惯性环节和二阶系统的电路图，
进行测量。

2、做完全实验后方可离开实验室。

三、实验原理
本实验主要采用电子模拟实验方法进行，即采用运算放大器或RLC原件，对惯性环节和二阶系统进行数学模型的模拟，从而达到研究各种具有相同数学模型的实际装置和环节的目的。

四、实验设备及仪表
计算机，Multisim 仿真电子工作平台。

五、实验步骤和方法
相频特性测试
模拟系统电路图自己设计。

测试系统图
依次改变信号发生器正弦信号的频率，测试输入、输出信号的幅值和相位差，并记
录于表中。

二阶系统
七、实验注意事项
1、参加实验的学生，必须自觉遵守实验室的各项规章制度，不迟到早退。

2、严格按要求操作规程进行操作，不乱动与本实验无关的设备与仪器。

八、数据处理
记录输入、输出波形，将参数填入表中，并画出相频特性极坐标图和用波特图。