自动控制原理实验报告

暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称自动控制原理成绩评定

实验项目名称典型环节的电路模拟指导教师

实验项目编号0806105701实验项目类型设计实验地点

学生姓名学号

学院电气信息学院专业自动化

实验时间2014年3月24 日下午

一、实验目的

1．熟悉THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及“THBDC-1”软件的使用；

2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；

3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。

4．观测二阶系统的阻尼比分别在0<ζ<1，ζ =1和ζ>1三种情况下的单位阶跃响应曲线；二、实验环境

1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；

2．PC机一台(含“THBDC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线。

三、实验报告要求

1．画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。

2．写出各典型环节的传递函数。

3．根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线，分析参数变化对动态特性的影响。

4．画出二阶系统线性定常系统的实验电路，并写出闭环传递函数，表明电路中的各参数；

5．根据测得系统的单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时间常数T对系统的动态性能的影响。

四、实验内容

1：比例环节

根据比例环节的方框图，设计并组建相应的模拟电路，

图中后一个单元为反相器，R0=200K,传递函数：G(s)=Uo（s）/Ui（s）=K。

当比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K。

实验结果如下图：

当比例系数K=2时，因为K=R2/R1，所以R2=200K，R1=100K，结果如下：

比例系数K=4时，R2=200K，R1=51K，结果如下：

结果分析：随着K的增加，系统的终值是输入信号的K倍。

2：积分环节

根据积分环节的方框图，如下，设计并组建模拟电路

图中后一个单元为反相器，R0=200K，G(s)=Uo（s）/Ui（s）=1/Ts。当积分时间常数T=1S时，R=100K，C=10uF，实验结果如下：

当T=0.1时，因为T=RC，所以R=100K，C=1uF，结果如下：当T=0.5时，R=51K，C=10uF，结果如图：

3：比例积分环节

根据比例积分环节的方框图设计并组建模拟电路，

图中后一个单元为反相器，R0=200K,G(s)=K(1+1/Ts)。

比例系数K=1，积分时间常数T=1S时，其中R1=100K，R2=100K，C=10uF，实验结果如下：

当比例系数K=1，积分时间常数T=0.1S时，R1.R2不变，C=1uF，实验结果如下：

4：比例微分环节

根据比例微分环节的图设计并组建模拟电路

图中后一个单元为反相器，R0=200K,G(s)=K(1+ts)。

当比例系数K=1，微分时间常数T=0.1时，R1=100K，R2=100K，C=1uF，实验结果如下：

当比例系数K=1，微分时间常数T=1S时，R1.R2不变，C=10uF，实验结果如下：

5：比例积分微分环节

根据比例积分微分环节方框图设计并组建模拟电路

图中后一个单元为反相器，R0=200K，G(s)=K(1+ts+1/Ts)。

当比例系数K=2，积分时间常数Ti=0.1S，微分时间常数Td=0.1S时，其中R1=100K，R2=100K，C1=1uF，C2=1uF,实验结果如下：

当比例系数K=1.1时，积分时间常数Ti=1S，微分时间常数Td=0.1S时，因为K=（R1C1+R2C2）/R1C2，Ti=R1C2，Td=R2C1，所以R1=R2=100K，C1=1uF，C2=10uF，实验结果如图：

6：惯性环节

根据惯性环节的方框图设计并组建模拟电路

图中后一个单元为反相器，R0=200K, G(s)=1/(1+Ts)。

当比例系数K=1，时间常数T=1S时，R1=100K，R2=100K，C=10uF，实验结果如下：

当比例系数K=1，时间常数T=0.1时，其他不变，C=1uF，结果如下：四实验总结

这次实验让我掌握控制模拟实验的基本原理、一般方法和控制系统时域性能指标的测量方法。这次实验后，我更加了解到，各种典型信号的响应不只是理论知识，在实际的实验中，各种原因可能会影响到系统的稳定性和输出值，需要我们更加细心的做好各个部分的准备工作。这是我们第一次做自动控制原理实验，许多地方还不熟，相信以后的实验我会做得更加熟练。在以后的学习中，我也会更多地把理论知识与实践相结合，以更好的掌握这门学科。

五实验思考题

1:惯性环节的特点是，当输入x(t)作阶跃变化时，输出y(t)不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y(t)随时间呈直线增长。

当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。

2:测定时间常数T的方法：用示波器的“时标”开关测出过渡过程时间t，由公式T = t/4计算时间常数。

3：选择的电子元器件,输入输出曲线,不可能像理论那样的线性,再加上元器件都有温度特性曲线.器件参数都有误差.综合起来,电路模拟实验中实际曲线和理论曲线有一定的误差是正常的.