实验四--典型环节的研究与设计

实验四 典型环节的研究与设计1实验的目的和要求1）学习典型环节的模拟方法；2）研究阻、容参数对典型环节阶跃响应的影响； 3）通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。2实验内容和原理1）以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C输入网络和反馈网络组成的各种典型环节。 比例环节 比例环节的模拟电路如图2-1。 惯性环节 惯性环节的模拟电路如图2-2。 积分环节积分环节的模拟电路如图2-3。 比例微分环节（PD）比例微分环节的模拟电路如图2-4。 比例积分环节(PI)比例积分环节的模拟电路如图2-5。 比例积分微分环节(PID) ：设计比例积分微分环节的模拟电路。 3需用的仪器计算机、Matlab 6.5 编程软件4实验步骤1）写出上述各典型环节的传递函数。2）调节相应的模拟环节的参数，观察并记录其阶跃响应的波形, 说明参数对系统性能指标的影响。 传函：当R2=100K时，G（s）=UoUo = R2R1 =12当R2=200K时，G（s）=UoUo = R2R1 =1 程序： t=0:0.01:1.5; y1=step(1,2,t); y2=step(1,1,t); plot(t,y1,-,t,y2,:,LineWidth,4); grid xlabel(time t);ylabel(y); title(李山 1206074118); legend(R=100K阶跃响应曲线,R=200K阶跃响应曲线); axis(0 1.5 -1 3); 图形： 、传函当C=1uf时，G（s）= R2R1R2*S*C+1 =10.2S+1当C=2uf时，G（s）= R2R1R2*S*C+1 =10.4S+1程序： t=0:0.01:3; y1=step(1,0.2 1,t); y2=step(1,0.4 1,t); plot(t,y1,-,t,y2,:); grid xlabel(time t);ylabel(y); title(李山 1206074118); legend(C=1uf阶跃响应曲线,C=2uf阶跃响应曲线);图形： 、传函 当C=1uf时，G（s）= R2RSC =10.1S 当C=1uf时，G（s）= R2RSC =10.2S 程序： t=0:0.1:2; y1=step(1,0.1 0,t); y2=step(1,0.2 0,t); plot(t,y1,-,t,y2,:); grid xlabel(time t);ylabel(y); title(李山 1206074118); legend(C=1uf阶跃响应曲线,C=2uf阶跃响应曲线); 图形： 、传函 当C1=1uf,R1=20K时，G（s）=R2SCR1+1R1 =0.2S+10 当C1=2uf,R1=20K时，G（s）=R2SCR1+1R1 =0.4S+1 当C1=1uf,R1=100K时，G（s）=R2SCR1+1R1 =0.2S+2 当C1=2uf,R1=100K时，G（s）=R2SCR1+1R1 =0.4S+2 程序图形、传函 当R1=20K,C=1uf时，G（s）=1R1sc+R2R1 = 0.2S+10.02S 当R1=100K,C=1uf时，G（s）=1R1sc+R2R1 = 0.2S+10.1S 当R1=20K,C=2uf时，G（s）=1R1sc+R2R1 = 0.4S+10.04S 当R1=100K,C=1uf时，G（s）=1R1sc+R2R1 = 0.4S+10.2S 程序 t=0:0.01:3; y1=step(0.2 1,0.02 0,t); y2=step(0.2 1,0.1 0,t); y3=step(0.4 1,0.04 0,t); y4=step(0.4 1,0.2 0,t); plot(t,y1,-,t,y2,:,t,y3,-,t,y4,-.,LineWidth,4); grid axis(0 3 0 20); xlabel(time t);ylabel(y); title(李山 1206074118); legend(C=1uf R1=20K阶跃响应曲线,C=1uf R1=100K阶跃响应曲线,C=2uf R1=20K阶跃响应曲线,C=2uf R1=100K阶跃响应曲线); 图形 、设计比例积分微分环节的模拟电路 UoRRC2=1uf/2ufR2=20k-+-+1uf/2ufC1R1=20KUi 传函 当C1=1uf,C2=1uf时，G（s）= R2R1R1SC1+1+R1SC1+1R1SC2=0.2S+10.02S+11 当C1=1uf,C2=2uf时，G（s）= R2R1R1SC1+1+R1SC1+1R1SC2=0.2S+10.04S+10.5 当C1=2uf,C2=1uf时，G（s）= R2R1R1SC1+1+R1S