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自动控制理论实验指导书自动控制理论实验指导书电气工程与自动化系1常用仪器的使用1.1示波器1. 观察信号1）将接地夹就近接于待测信号的地端。2）将信号探头接于待测信号。3）调整示波器的输入幅度档位选择开关，选择合适的档位使信号幅度便于观察。4）选择时间“TIME/DIV”使波形正确显示。5）调节“微调”旋钮使波形稳定。2测量信号电平幅度1）将接地夹就近接于待测信号的地端。2）将信号探头接于待测信号。3）调整示波器的输入幅度档位选择开关，选择合适的档位使信号幅度便于观察。4）将输入幅度档位选择开关中心的旋钮顺时针旋到底。5）选择时间“TIME/DIV”使波形正确显示。调节“微调”旋钮使波形稳定。6）将波形水平方向压缩为重合于Y轴的一条竖线，其底端点位于0点，或选择扫描时间使波形为一条水平带。7）读出信号刻度，其结果值：V=刻度值*幅度档位倍率例：幅度档位倍率=0.1v，刻度值=1.6格则：测量信号电平幅度V=0.1*1.6=0.16（V）3测量信号周期、频率1）将接地夹就近接于待测信号的地端。2）将信号探头接于待测信号。3）调整示波器的输入幅度档位选择开关，选择合适的档位使信号幅度便于观察。4）将“微调”旋钮顺时针旋到底。5）选择合适的时间“TIME/DIV”使波形正确显示。6）将波形水平方向移动，使信号的顶点、或0点、或其他位置重合于Y轴。7）读出一个周期内的信号刻度值，其周期结果值：T=刻度值*时间档位倍率例：时间档位倍率=0.1ms，刻度值=2则：T=0.1*2=0.2ms8）频率F=1/T，按正确的换算关系换算出频率值。 F=1/0.2=5（kHz) 注意：为了容易换算，时间档位可选择1ms（1us），其频率为1kHz（1MHz）。1.2信号发生器1测量信号周期、频率1）将接地夹就近接于待测信号的地端。2）将信号线接“外部输入”端子，探头接于待测信号。3）按“菜单”、“测量”按钮。4）按“频率”或“周期”按钮。5）读出测量值。2。信号发生器1）将接地夹就近接于待输入信号的地端。2）将信号线接“电压输出”端子，探头接于待输入信号位置。3）按“菜单”、“主波”按钮。4）按“波形”、“正弦波”按钮。5）按“频率”按钮，在最下排选择单位：MHz、kHz、Hz6）在数字键盘输入要输出的频率值，按OK按钮。7）按“幅度”按钮。8）在数字键盘输入要输出的幅度值，按OK按钮。9）按“菜单”按钮，显示并按设置参数输出信号。1.3 毫伏表1. 调01）选择合适档位，原则是根据估计的电平值，选择能使指针最大偏转为宜。2）将探头插入调0孔内。3）调节“调0”旋钮，使表针指向0位。2测量1）将接地夹就近接于待测信号的地端。2）探头接于待测信号。3）读出测量值。注意：每次使用前都要调0。思考题：1.用信号发生器输出一个1V，100kHz的正弦波。2.用示波器观察、测量上述信号，两者结果有何异同？3.用毫伏表测量其幅度，与用示波器测量结果有何区别？两者之间的关系是什么？实验1 控制系统典型环节的模拟利用运算放大器的基本特性，如：开环增益高，输入阻抗大、输出阻抗小等，通过设置不同的反馈网络，可以模拟各种典型环节。一实验目的l 掌握用运算放大器组成控制系统典型环节的电子电路原理。l 观察几种典型环节的阶跃响应曲线。l 了解参数变化对典型环节输出动态性能（即阶跃响应）的影响。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容1比例环节比例（P）环节的方框图如图1-1所示。图1-1比例环节方框图当输入为单位阶跃信号，即ui=-1V时，ui（s）=，则uo（s）=K，所以输出响应为：uo（t）=K （t0）。比例环节实验原理图如图1-2所示。选择：K=R2/R1=2，例如选择R2=820k，R1=410k，或选择R2=100k，R1=51k。图1-2 比例环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）调整示波器：选择输入通道CH1或CH2。逆时针调节示波器的时间旋钮“TIME/DIV”到底，使光标为一点，并调节上下“位移”旋钮使光标位于0线上。调整示波器的输入幅度档位选择开关，选择合适的档位使信号幅度便于观察，例如选择档位为1V档。将输入幅度档位选择开关中心的微调旋钮顺时针旋到底。将信号选择开关打到DC档。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负（绿灯亮）。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱的幅度旋钮。使负跳变幅度为一格（即Ui=-1V）。（4）接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。幅度跳变应为?2.惯性环节惯性环节实验原理图如图1-3所示。其传递函数为：， K= R2/R1=1，T=R2*C当输入为单位阶跃信号，即ui（t）=-1V 时，ui（s）=，则uo（s）=所以输出响应为uo（t）=。其输出波形如图1-3所示。图1-3惯性环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）逆时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为2格（为了看的清楚，模拟为-1V）。（4）令G（S）=1/（0.1S+1），即K=1，T=0.1，取R1=R2。例如选择R2=100k，R1=100k，C=1uF。则K=R2/R1=1，T=100*103*1*10-6=0.1（s）。（5）接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。 （6）令T=0.2，T=0.01，重复上述实验，观察波形。3.积分环节积分环节实验原理图如图1-4所示。， T=R1*C当输入为单位阶跃信号，即ui(t)=-1V 时，ui（s）=，则uo（s）=所以输出响应为uo（t）=。其输出波形如图：图1-4积分环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）逆顺时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为-1V）。（4）令G（S）=1/0.1S，即T=0.1，取R1=100k、C=1uF，则T=105*10-6=0.1。接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。 （5）令G（S）=1/0.01S，重复上述实验，观察波形。4. 微分环节微分环节实验原理图如图1-5所示。， T=R1*C当输入为单位阶跃信号，即ui(t)=-1 时，ui(s)=，则 uo(s)= uo(t)= (t)为单位脉冲函数 输出波形如图1-5所示。图1-5 微分环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）逆时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为-1V）。（4）令G（S）=0.1S+1，即T=0.1，取R1= 100k、C=1uF，则T=105*10-6=0.1。接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。 （5）令G（S）=0.01S+1，重复上述实验，观察波形。实验报告：1. 绘制出各实验的原理图，并标明参数。2. 绘制出各实验的波形。分析各波形结果。3. 思考题： （1）积分环节和惯性环节主要差别是什么？比例环节和惯性环节主要差别是什么？（2）什么条件下惯性环节可近似于积分环节？（3）惯性环节在什么条件下可近似为比例环节？实验2 一阶系统的时域响应一实验目的l 观察一阶系统的阶跃瞬态响应曲线。l 测量一阶系统的时间常数。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容 一阶系统的实验原理图如图2-1所示。图2-1一阶系统的实验原理图 根据电容的充电公式，得Uo（t）= E（1-e -t/T），E为充电电压。令时间常数T0=Ro*C=51k*0.1uF=5.1ms 当t=T0时，Uo（t）=E(1-e -1)=0.632E，这表示当Uo（t）上升到稳定值的0.632E时，对应的时间就是一阶系统的时间常数T0。如图2-2所示。根据该原理，即可测出一阶系统的时间常数T，并与其理论值进行比较。图2-2一阶系统的时间常数与曲线四实验步骤：（1）顺时针调节示波器的时间微调旋钮到底。（2）接好实验线路，使用实验箱的方波信号来模拟跃信号。（3）方波信号接到实验线路输入端。按下f2按钮，调节一个频率使波形稳定（顺时针频率升高，反之），并使波形出现平顶和平底（表示电容已经充满电）。（4）示波器上，把探头接输出端，观察波形。调节示波器的时间旋钮使输出波形稳定。（5）调节示波器的幅度档位，使波形的最高点与最低点占Y轴的整数格，例如5格或6格，此即E值，设每一格为1V，则6格时E= 6V。（6）在输出波形上在最大值0.63处，读出X轴上的时间值，即T值。方法是：X轴的格数乘以时间档位的值。例如：从输入的方波读出幅度所占Y轴的格数为6。则6*0.63=3.8从Y轴的3.8处读出X轴上的时间值为1格，此时时间档位的值为5ms，则1*5ms=5ms。（7）将实验结果填入表2-1中。表2-1实验结果1.T的理论值2.电压3.实测T值4.误差RCT0E（V）0.632E对应的t（格）时间单位t0（ms/格）T=t*t0五实验报告：1.绘制出实验的原理图，并标明参数。2.绘制出实验的波形，分析各波形。3.从示波器测出的T值与理论值T0比较，得出结论，分析说明误差产生的原因有哪些。实验3 二阶系统的瞬态响应一实验目的l 熟悉二阶系统的组成。l 确定01二阶系统的阶跃瞬态响应曲线。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容典型二阶系统一般形式的结构图如图3-1所示和原理图如图3-2所示。图3-1典型二阶系统的结构图图3-2典型二阶系统的原理图典型二阶系统由惯性环节、积分环节和反号器组成，K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2，其闭环传递函数为：而二阶系统标准结构如图3-3所示，标准传递函数一般形式为：图3-3二阶系统标准结构图其中：称为自然频率或无阻尼振荡频率； 称为阻尼比或相对阻尼系数。 对比上述两式得：二阶系统的时间响应取决于、这两个参量，对于不同的二阶系统，其、的物理含义是不同的。 四实验步骤：（1）逆时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。示波器的幅度档位选择“DC”。（2）逆时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为正。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为+1V）。（4）1：令R1=100k、R2=51k、R3=200k、C1=1uF、C2=1uF。K=R2/R1=2，T1=R2C1=51*1=0.051s，T2=R3C2=200*1=0.2s。即1=1.4,属于过阻尼状态，系统的响应为单调上升波形。如图3-4所示。接好实验线路。按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。图3-4单调上升波形 =1：属于临界阻尼状态，系统的响应为单调上升波形。（5）01：令R1=50k、R2=100k、R3=200k、C1=1uF、C2=0.1uF。即0=1/61,属于欠阻尼状态，系统的响应为衰减震荡波形。其中：阻尼自然频率 、=t 、 按下阶跃信号按钮，观察示波器的衰减震荡波形。如图3-5所示。图3-5衰减震荡波形（6）=0：令R3=0，属于无阻尼状态，系统的响应为等幅震荡波形，无阻尼自然角频率为。五实验报告：1.绘制出实验的原理图，并标明参数。2.绘制出实验的波形。分析各波形结果。实验4 三阶系统的瞬态响应与稳定性分析一实验目的l 熟悉三阶系统的组成。l 证明开环增益K对三阶系统的动态特性和稳定性能的影响。l 确定K为不同值时，三阶系统的阶跃瞬态响应曲线。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容典型三阶系统由2个惯性环节、一个积分环节、一个比例环节和一个反相器组成，一般形式的结构图如图4-1所示，原理图如图4-2所示。图4-1典型三阶系统的结构图图4-2 三阶系统的原理图典型三阶系统的传递函数如下：其闭环传递函数为：其中：K=R2/R1，T1=R3C1，T2=R4C2，T3=R5C3。若T1=R3C1=0.2s，T2=R4C2=0.1s，T3=R5C3=0.5s则根据劳斯稳定判断：K=7.5，为临界稳定。K7.5，为无阻尼等幅振荡。除了开环增益K之外，系统中任何一个时间常数都会对系统的稳定性有影响。 四实验步骤：（1）逆时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。示波器的幅度档位选择“DC”。（2）逆时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为正。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为+1V）。（4）K=7.5：令R1=51k、R2=385k；R3=200k、C1=1uF，T1=R3C1=0.2s；R4=100k 、C2=1uF，T2=R4C2=0.1s；R5=500k、C3=1uF，T3=R5C3=0.5s接好实验线路。按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。（5）K=5：令R1=100k、R2=500k； 按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。（6）K=10：令R1=100k、R2=1000k；属于无阻尼状态，系统的响应为等幅震荡波形。五实验报告：1.绘制出实验的原理图，并标明参数。2.绘制出实验的波形，分析各波形结果。3.思考题：为什么在二阶系统和三阶系统中，所用的运算放大器都是奇数？实验5 PID控制器的动态特性一实验目的l 掌握用运算放大器组成的PI、PD、PID控制系统的电子电路原理。l 观察PI、PD、PID控制系统的阶跃响应曲线。l 了解PI、PD、PID控制系统的参数变化对典型环节输出动态性能（即阶跃响应）的影响。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容 概念：在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例P、积分I、微分D控制，简称PID控制，又称PID调节。比例（P）控制：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）与比例积分（PI）控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，“比例+积分(PI)”控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）与比例微分（PD）控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有“比例+微分”的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，“比例+微分(PD)”控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 1.比例微分（PD）环节比例微分环节实验原理图如图5-1所示。其传递函数为：， K=R2/R1，T=R1*C当输入为单位阶跃信号，即ui(t)=1时，ui(s)=，则 uo(s)= uo(t)= (t)为单位脉冲函数 PD环节的输出波形如图5-1所示。图5-1比例微分环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）逆时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为-1V）。（4）令G（S）=0.1S+1，即K=1，T=0.1，取R1=R2=100k、C=1uF，则T=105*10-6=0.1。接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。（5）令G（S）=0.01S+1，重复上述实验，观察波形。（6）令K=2，重复步骤4、5实验，观察波形。2.比例积分（PI）环节比例积分（PI）环节实验原理图如图5-2所示。，K=R2/R1， T=R2*C当输入为单位阶跃信号，即ui（t）=1时，ui（s）=，则 uo(s)= uo(t)=其输出波形如图5-2所示。图5-2比例积分环节实验原理图和输出波形实验步骤：（1）逆顺时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为-1V）。（4）令G（S）=1+1/0.1S，即K=1，T=0.1，取R1=100k、取R2=100k、C=1uF，则T=105*10-6=0.1。接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。 （5）令G（S）=1/0.01S，重复上述实验，观察波形。3. PID控制器PID控制器环节实验原理图如图5-3所示。可见，PID控制器综合了PI和PD控制器的特点，是一种滞后-超前校正装置。PID控制器的参数整定：PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。其中：t1=R1*C1 ，t2=R2*C2，Tt = t1+t2，Td= t1*t2/ (t1+t2)， Kp= (t1+t2)/R1C2，Kc=R2/R1图5-3 PID控制器实验原理图实验步骤：（1）逆顺时针调节示波器的时间旋钮和微调旋钮，使光标为一光点，并位于0点线上。（2）顺时针调节实验箱的旋钮，使阶跃信号为负。（3）阶跃信号接到示波器上，调节实验箱和示波器的幅度旋钮。使跳变幅度为为一格（模拟为-1V）。（4）令Kc=2，即取R1=100k、R2=200k、C1=0.1uF，C2=2uF，则t1=105*0.1*10-6=0.01，t1=2*105*2*10-6=0.4。接好实验线路，按下阶跃信号按钮，观察示波器的波形。实际波形与所选的参数有关，类似于如图5-4所示。图5-4 PID的输出波形 四.实验报告：1. 绘制出各实验的原理图，并标明参数。2.绘制出各实验的波形，分析各波形结果。实验6 信号的采样与恢复一实验目的l 了解电信号的采样与恢复原理。l 验证采样定理。二实验仪器实验室：信号与系统实验室设备：l THSCC-1信号与系统实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容l 将连续的时间信号进行采样，观察采样后的离散时间信号波形。实验原理如图6-1所示。l 将离散时间信号恢复，观察恢复后的信号，并与原信号进行比较。l 改变采样频率，观察采样后的离散时间信号波形。观察恢复后的信号，并与原信号进行比较。l 连续改变采样频率，观察采样后的离散时间信号波形。观察恢复后的信号，并与原信号进行比较，从失真到开始不失真，确定最低的采样频率S(t)。图6-1实验原理四. 实验步骤：（1）按下正弦波和f2波段开关，从实验箱输出一个100Hz300Hz、幅度为1V的正弦波f (t)，加到采样器的输入端f (t)。（2）用双踪示波器分别观察输入f (t)与采样信号S（t）的波形。并测量出频率（或周期）。（3）用双踪示波器分别观察离散信号f s (t)与恢复信号f（t）的波形，比较异同之处。（4）用双踪示波器分别观察输入信号f (t)与恢复信号f（t）的波形，比较异同之处。（5）调节采样频率旋钮改变采样频率S(t)，直到f（t）失真。反向调节采样频率旋钮改变采样频率S (t)，直到f（t）开始不失真（即输入信号f (t)与恢复信号f（t）相同），使恢复的正弦波信号f(t)处于刚好不失真的临界点。测量出此时离散信号S（t）的频率（或周期），记录该S(t)值，即为实际的最低的不失真采样频率S (t)。（6）用三角波或其它波重复上述实验。五实验报告：1.绘制出实验的原理图。写出实验目的与步骤。2.绘制出实验的f (t)、f s (t)、f（t）波形。分析各波形结果。3. 测出最低的采样频率f s (t)。4.思考题：按抽样定理：S (t) = 2 f max(t)，即可不失真还原，实际测出的最低的采样频率S (t)远大于理论值2 f max(t)，为什么？5. 恢复信号时失真产生的原因是什么？实验7 二阶网络状态轨迹的观察一实验目的观察RLC电路的状态轨迹。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容与步骤 任何变化的物理过程在每一时刻所处的状态，都可以概括地用若干被称为“状态变量”的物理量来描述。对于n阶网络应该用n个状态变量来描述，可以设想一个n维空间，每一维表示一个状态变量，构成一个“状态空间”。网络在每一时刻所处的状态可以用状态空间中的一个点来表达，随着时间的变化，点的移动形成一个轨迹，称为“状态轨迹”。电路参数不同，则轨迹也不同。二阶网络的状态轨迹可以用一个平面来表达。该实验原理如图7-1所示。 L=10mH、C=5600pF、R2=30，由于R2阻值较小，在a点仍然为容性，输入一个方波作为激励信号，在电容两端电压分别引入到示波器的X轴和Y轴，显示电路的状态轨迹。（1）按下实验箱上的低频函数信号发生器的正弦波按钮和f3按钮，输出一个方波，加到Ui输入端。（2）按下示波器的X-Y转换按钮，使CH1通道为X轴输入。（3）用双踪示波器的X轴输入端接X点，Y轴接Uo输出端。四实验报告：1.调节R1的阻值，分别显示RLC电路在过阻尼、欠阻尼和无阻尼（R1=0）的状态轨迹。2.测量、记录在各状态的R1值。图7-1二阶网络状态轨迹的观察实验8 典型非线性环节的模拟一实验目的l 了解典型非线性环节的模拟方法。l 验证采样定理。二实验仪器l THSCC-1实验箱一台。l 示波器一台。三实验内容1.继电器特性继电器特性的原理图和输出波形如图8-1所示。图8-1继电器特性的原理图和输出波形实验步骤：（1）按下实验箱上的低频函数信号发生器的正弦波按钮和f2按钮，输出一个正弦波，加到Ui输入端。（2）按下示波器的X-Y转换按钮，使CH1通道为X轴输入。用双踪示波器的X轴接Ui输入端，Y轴接Uo输出端。（3）调节两只电位器的旋钮，可改变输出的限幅值M。（4）观察输出曲线。2.饱和特性：饱和特性的原理图和输出波形如图8-2所示。实验步骤同上。图8-2饱和特性的原理图和输出波形四实验报告 1.绘制出实验的原理图。2.绘制出实验的波形。分析各波形结果。实验9 用同时分析法观察方波信号的频谱一实验室：信号与系统实验室二设备：l 示波器一台。l THSCC-1信号与系统实验箱一台。三实验目的：观察信号基波与谐波的合成四实验内容及实验报告：周期信号如图1-2所示，用傅立叶级数展开进行频谱分析，结果为：式中：图1-2 周期矩形波信号1.观察矩形波50Hz，测量频率w（或周期T）与电压幅度Vpp=2A，计算E值。 2. 观察谐波波形：从实验箱输入50Hz矩形波到滤波器的输入端，用示波器在滤波器的输出端观察、绘制各次谐波波形，测量各次谐波频率（周期）与电压幅度。方波基波（1次谐波）3次谐波5次谐波电压频率（周期）3. 信号合成：输入基波，将各次谐波依次输入到加法器输入端，在加法器输出端分别观察、绘制各次谐波波形逐次叠加后的波形：l 基波。l 基波+3次谐波；l 基波+3次谐波+5次谐波。 4.总结心得、体会，得出结论是什么（从信号与正弦波的关系方面总结）？ 实验10 自动控制系统稳定性实验一实验室：信号与系统实验室二设备：l 示波器一台。l THSCC-1信号与系统实验箱一台。三实验目的：该实验是设计性实验，目的是让学生根据所学的书本理论知识，自己动手设计实验，包括实验电路原理的设计、参数选择、实验方法和步骤设计、实验数据处理、实验结果分析、结论及改进措施等。旨在使学生理论联系实际，提高学生动手能力和科技创新能力。四. 实验内容：1、观察线性系统稳定和不稳定的运动状态。