典型环节的时域响应.doc

装 订 线实 验 报 告实验名称 典型环节的时域响应 系信息院专业电气工程及其自动化班 电气1103姓名卞昌浩学号0909111401授课老师韩华预定时间2013.5.10晚7:50实验时间1.5个小时实验台号27一、目的要求1、熟悉并掌握TD-ACC+(或TD-ACS)设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。2、熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。3、了解参数变化对典型环节动态特性的影响。二、原理简述1、比例环节（P）（1）方框图：如图1.1-1所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：2、积分环节（I）（1）方框图：如图1.1-3所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：3、比例积分环节（PI）（1）方框图：如图1.1-5所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：4、惯性环节（T）（1）方框图：如图1.1-7所示。（2）传递函数：（3）阶跃响应：5、比例微分环节（PD）（1）方框图：如图1.1-9所示。（2）传递函数：（3）阶跃函数：6、比例积分微分环节（PID）（1）方框图：如图1.1-11所示。（2）传递函数：（3）阶跃函数：三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+（或TD-ACS）实验系统一套四、线路示图1、比例环节理想与实际阶跃响应对照曲线： 取R0 = 200K；R1 = 100K。 取R0 = 200K；R1 = 200K。2、积分环节理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = 200K；C = 1uF。 取R0 = 200K；C = 2uF。3、比例积分环节理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 取R0=R1=200K；C=2uF。4、惯性环节理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0=R1=200K；C=1uF。 取R0=R1=200K；C=2uF。5、比例微分环节理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R0 = R2 = 100K，R3 = 10K，C = 1uF；R1 = 100K。 取R0=R2=100K，R3=10K，C=1uF；R1=200K。6、比例积分微分环节理想与实际阶跃响应曲线对照： 取R2 = R3 = 10K，R0 = 100K， C1 = C2 = 1uF；R1 = 100K。 取R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；R1 = 200K。五、内容步骤1. 按1.1.3 节中所列举的比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。2. 将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s 左右。3. 将2 中的方波信号加至环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入Ui 端和输出U0 端，观测输出端的实际响应曲线U0(t)，记录实验波形及结果。4. 改变几组参数，重新观测结果。5. 用同样的方法分别搭接积分环节、比例积分环节、比例微分环节、惯性环节和比例积分微分环节的模拟电路图。观测这些环节对阶跃信号的实际响应曲线，分别记录实验波形及结果。六、数据处理比例环节积分环节比例积分环节惯性环节比例微分环节比例积分微分环节七、分析讨论通过这次自动控制理论的实验，了解了典型环节的时域响应电路，图形与动态响应，掌握了TD-ACC+实验系统的使用。更加了解了比例环节，积分环节，比例积分环节，惯性环节，比例微分环节，比例积分微分环节各自的特点，并且对时域分析法有了一定的认知，感觉它不像原来那么抽象无法理解了。在时间域内研究控制系统在各种典型信号的作用下系统响应（或输出）随时间变化规律真的是件有趣的事情。因为它是直接在时间域中对系统进行分析的方法，所以比较直观、准确，并且可以提供系统响应的全部信息。比例环节特点：比例环节的特点是，其输出不失真、不延迟、成比例的复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。 积分环节特点：输出量取决于输入量对时间的积累过程。输入量作用一段时间后，即使输入量变为零，输出量仍将保持在已达到的数值，故有记忆功能；另一个特点是有明显的滞后作用。惯性环节可以近似为比例环节和积分环节。惯性环节当电阻电容并联中的电容值很小时，相当于只并联一个电阻，时间常数很小，输出信号与输入信号的延迟很小，可以近似为比例环节。 当电阻电容并联中的