作业-典型环节的电路模拟实验-自动控制原理-深圳大学
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深圳大学实验报告课程名称：自动控制原理
实验项目名称：典型环节的电路模拟实验学院：机电
专业：自动化
指导教师：
报告人：学号：班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务部制
实验一典型环节的电路模拟实验
一、实验目的
1.学习构成典型线性环节的模拟电路。
2.研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。
3.学习典型线性环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的
传递函数。
4.
二、实验内容
1.完成比例环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
2.完成积分环节的电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
3.完成比例积分环节电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
4.完成比例微分环节电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
5.完成惯性环节电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
6.完成比例积分微分环节电路模拟实验，并研究参数变化对其阶跃特性的影响。
7.
三、实验仪器
1.ZY17AutoC12BB自动控制原理实验箱。
2.双踪低频慢扫示波器。
3.数字万用表。
4.
四、实验原理
1.比例环节
下载后图可变大
图1.1.2
图1.1.1`
比例环节的阶跃响应图
比例环节的传递函数为：
()()
K s U s U I O =。
比例环节的方块图、阶跃响应及模拟电路图分别如图1.1.1、图1.1.2和图1.1.3所示。 其中0
12R R R K +=
，试验参数取R 2=200K ，R 1=100K ，R 0=100K ，R=10K 或100K 。
2. 积分环节
积分环节的传递函数为：
()()
TS
s U s U I O 1=。积分环节的方块图、阶跃响应及模拟电路
图分别如图1.2.1、图 1.2.2和图1.2.3所示。其中()110C R R T +=，试验参数取R 0=100K 可调，R 1=100K ，C 1=1uF ，R=10K 或100K 。
图1.2.2
图1.2.1` 积分环节的阶跃响应图
图1.1.3
3. 比例积分环节
比例积分环节的传递函数为：
()()
TS
K s U s U I O 1+
=
比例积分环节的方块图、阶跃响应及模拟电路图分别如图1.3.1、图1.3.2和图1.3.3
所示。 其中0
12R R R K +=
，()110C R R T +=试验参数取R 0=100K 可调，R 1=100K ，
R 2=200K ，C 1=1uF ，R=10K 或100K 。
图1.3.3
4. 比例微分环节
比例微分环节的传递函数为：
()
()⎪⎭⎫ ⎝
⎛
+=TS K s U s U I O 11
比例环节的阶跃响应图
图1.3.1 图1.3.2
图1.2.3
比例微分环节的方块图、阶跃响应及模拟电路图分别如图1.4.1、图1.4.2和图1.4.3所示。 其中0
132R R R R K ++=
，13
232C R R R R T +=
，试验参数取R 0=10K 可调，R 1=10K ，
R 2=10K ，R 3=10K ，R 4=200Ω，C 1=1uF ，R=10K 或100K 。
对应理想的和实际的比例微分环节的阶跃响应图分别如图1.4.2a 和1.4.2b 所示。
图1.4.3
5. 惯性环节
惯性环节的传递函数为：
()()
1
+=
TS K s U s U I O
惯性环节的方块图、阶跃响应及模拟电路图分别如图1.5.1、图1.5.2和图1.5.3所示。 其中0
12R R R K +=
，12C R T =试验参数取R 0=100K 可调，R 1=100K ，R 2=200K ，
C 1=1uF ，R=10K 或100K 。
下载后图可变大
6. 比例积分微分（PID ）环节
比例积分微分环节的传递函数为：
()()
S T TS
K s U
s U d P I
O ++
=1
下载后图可
变大
比例积分微分环节的方块图、阶跃响应及模拟电路图分别如图1.6.1、图1.6.2和图1.6.3所示。 其中0
1R R K P =
，()101C R R T I +=，20
132C R R R R T D +=
试验参数取R 0=100K 可调，
R 1=100K ，R 2=100K ，R 3=10K ，R 4=1K ，C 1=1uF ，C 2=10uF ，R=10K 或100K 。
。
对应理想的和实际的比例积分微分环节的阶跃响应图分别如图1.6.2a 和图1.6.2b 所示。
五、 实验步骤
1.
熟悉实验仪器，按照实验原理设计并连接各种典型环节（比例环节、积分环节、比例
积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节以及惯性环节）的模拟电路。按照实验
图1.6.2a
图1.6.2b