实验一 典型环节的模拟研究指导书（仅供参考）.doc

窗体顶端实验一 典型环节的模拟研究指导书（仅供参考）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.通过对典型环节的软件仿真研究,熟悉并掌握ACES软件的使用方法.3.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,掌握电路模拟和软件仿真研究方法.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.3.运行ACES软件中的软件仿真功能,完成各典型环节阶跃特性的软件仿真研究,并与模拟电路观测的结果作比较.三.实验步骤在实验中观测实验结果时,可选用普通示波器,也可选用本实验台上的虚拟示波器.如果选用虚拟示波器,只要运行ACES程序,选择菜单列表中的相应实验项目,再选择开始实验,就会打开虚拟示波器的界面,点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形.具体用法参见用户手册中的示波器部分.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、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2.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:图1-1-1典型比例环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A1的IN13端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.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IN23端子相连接;B.按照图1-1-1选择拨动开关:K=1时:将A1的S6、S13拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;K=0.5时:将A1的S6、S14拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型比例环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、函数发生器、虚拟示波器、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:图1-1-2典型积分环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A1的IN13端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.搭建典型积分环节模拟电路:A.将实验电路A1的OUT1端子与实验电路A2的IN23端子相连接;B.按照图1-1-2选择拨动开关:C1=1.0uF时:将A1的S6、S9拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;C1=2.0uF时:将A1的S6、S10拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.(注:在每次触发阶跃开关后,须要上下拨动函数发生器区的函数启动停止开关一次,以释放电容C1中的电量,保证积分环节模拟电路对下一次的阶跃信号产生正确响应.)运行典型积分环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、函数发生器、虚拟示波器、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:图1-1-3典型比例积分环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A3的IN31端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.搭建典型比例积分环节模拟电路:A.将实验电路A3的OUT3端子与实验电路A5的IN53端子相连接;B.按照图1-1-3选择拨动开关:C1=1.0uF时:将A3的S1、S15拨至开的位置,将A5的S6、S15拨至开的位置;C1=2.0uF时:将A3的S1、S15拨至开的位置,将A5的S6、S14拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A5的OUT5与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.(注:在每次触发阶跃开关后,须要上下拨动函数发生器区的函数启动停止开关一次,以释放电容C1中的电量,保证比例积分环节模拟电路对下一次的阶跃信号产生正确响应.)运行典型比例积分环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、虚拟示波器、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:图1-1-4典型微分环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A1的IN11端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.搭建典型微分环节模拟电路:A.将实验电路A1的OUT1端子与实验电路A2的IN23端子相连接;B.按照图1-1-4选择拨动开关:R1=20K时:将A1的S1、S14拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;R1=100K时:将A1的S2、S14拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型微分环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、虚拟示波器、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: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设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V,调节阶跃信号区的调幅旋钮,使可调输出端子的输出电压值为3V;B.将阶跃信号区的可调输出端子与实验电路A3的端子相连接;搭建图1-1-5(a)时应与A3的IN32相连搭建图1-1-5(b)时应与A3的IN31相连C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在可调输出端子产生3V的阶跃信号.搭建典型比例微分环节模拟电路:A.将实验电路A3的OUT3端子与实验电路A2的IN23端子相连接;B.选择拨动开关:图1-1-5(a):将A3的S4、S13拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;图1-1-5(b):将A3的S1、S14拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型比例微分环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、虚拟示波器、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: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设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至-5V5V;B.将阶跃信号区的-5V5V端子与实验电路A3的IN31端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在-5V5V端子产生阶跃信号.(2) 搭建典型比例微分积分环节模拟电路:A.将实验电路A3的OUT3端子与实验电路A2的IN23端子相连接;B.按照图1-1-3选择拨动开关:图1-1-6(a):将A3的S2、S8拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;图1-1-6(b):将A3的S1、S9拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型比例微分积分环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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、虚拟示波器、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:图1-1-7典型惯性环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A1的IN13端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.搭建典型惯性环节模拟电路:A.将实验电路A1的OUT1端子与实验电路A2的IN23端子相连接;B.按照图1-1-7选择拨动开关:C1=1.0uF时:将A1的S6、S9、S13拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置;C1=2.0uF时:将A1的S6、S10、S13拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的OUT2与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型惯性环节阶跃特性软件仿真,记录理想阶跃响应曲线.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:图1-1-8典型二阶振荡环节模拟电路设置阶跃信号源:A.将阶跃信号区的选择开关拨至05V;B.将阶跃信号区的05V端子与实验电路A3的IN32端子相连接;C.按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在05V端子产生阶跃信号.搭建典型二阶振荡环节模拟电路:A.将A3的OUT3与A1的IN13相连接,将A1的OUT1与A2的IN21相连接,将A2的OUT2与A3的IN33相连接;B.按照图1-1-8选择拨动开关:R4=200K时:将A3的S5、S6、S10,A1的S6、S9,A2的S3、S8、S13拨至开的位置;R4=50K时:将A3的S5、S6、S10,A1的S7、S9,A2的S3、S8、S13拨至开的位置.连接虚拟示波器:将实验电路A2的与示波器通道CH1相连接.输入阶跃信号,通过虚拟示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录.运行典型二阶振荡环节