实验1-典型环节的模拟研究

实验一 典型环节的模拟研究
一．实验目的
1．通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握自动控制综合实验台的使用方法。

2．了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性，观察和分析各典型环节的响应曲线，掌握电路模拟研究方法。

二．实验内容
1．搭建各种典型环节的模拟电路，观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线。

2．调节模拟电路参数，研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。

三．实验步骤
在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器。

1．观察比例环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。

注： a.掌握示波器的使用、标定和测量。

b.搭建阶跃信号的电路，用示波器观察波形。

c.了解运算放大器的引脚定义。

典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示，比例环节的传递函数为：
0()
()
i U s K U s
图1-1-1典型比例环节模拟电路
实验步骤：
（1） 设置阶跃信号源：
A ．将阶跃信号区的“0～1V ”端子与实验电路A1的“Ui ”端子相连接
B ．按压阶跃信号开关按钮就可以在“0～1V ”端子产生阶跃信号。

C. 用示波器通道CH2观察。

（2） 搭建典型比例环节模拟电路：
A ．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“IN ”端子相连接；
B ．按照图1-1-1拨动阶跃信号开关按钮：
（3） 连接示波器：
将实验电路A2的“Uo ”与示波器通道CH1相连接。

（4） 输入阶跃信号，通过示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。

2．观察积分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。

典型积分环节模拟电路如图1-1-2所示，积分环节的传递函数为：
0()1
()i U s U s TS
=
图1-1-2典型积分环节模拟电路
同上1实验步骤
3．观察比例积分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A5。

典型比例积分环节模拟电路如图1-1-3所示，比例积分环节的传递函数为：
0()1
()i U s K U s TS
=+
图1-1-3典型比例积分环节模拟电路
同上1实验步骤
4．观察微分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。

典型微分环节模拟电路如图1-1-4所示，微分环节的传递函数为：
0()
()
i U s TS U s =
图1-1-4典型微分环节模拟电路
同上1实验步骤
5．观察比例微分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A2。

典型比例微分环节模拟电路如图1-1-5所示，比例微分环节的传递函数为：
0()
(1)()
i U s K TS U s =+
图1-1-5（a ）典型比例微分环节模拟电路
图1-1-5（b ）典型比例微分环节模拟电路
同上1实验步骤
6．观察比例微分积分环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A2。

典型比例微分积分环节模拟电路如图1-1-6所示，比例微分积分环节的传递函数为：
0()1
()p d i i U S K T S U S T S
=++
图1-1-6（a ）典型比例微分积分环节模拟电路
图1-1-6（b ）典型比例微分积分环节模拟电路
同上1实验步骤；
7．观察惯性环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。

典型惯性环节模拟电路如图1-1-7所示，惯性环节的传递函数为：
0()()1
i U s K
U s TS =
+
图1-1-7典型惯性环节模拟电路
同上1实验步骤；
8．观察二阶振荡环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域：
阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。

典型二阶振荡环节模拟电路如图1-1-8所示，二阶振荡环节的传递函数为：
2
02
2
()()2n i n n
U s U s S S ωξωω=++
图1-1-8典型二阶振荡环节模拟电路
同上1实验步骤；
四．实验结果
绘出各种典型环节理想的和实测的阶跃响应曲线。