典型环节的模拟

1、典型环节的模拟热工过程自动控制原理实验报告白思平03015413实验一典型环节的电路模拟一、实验目的DC-11制技术323； 其动态统控制理论及计算机控化对二、实验设备1. THBDC-12 PC 线1根、16心计算孵实呗卡接口线;if三、实验内容出响腑四、实验原理惯性等环节响应,将对系纟实验中的典型环节都是以运放为核记况件构成，其原 1所示庄图中侨和Z2弄示由* C构严的复專阻抗。节 鹑縫涉歸薯蠶飆訴翳觴比例地复现输茹歯1-1. 1-1.出，U.G(S)二=KU(S)S(S)单位阶跃信号，且比例系数为K时的G(f) =U(S)二 1U) Ts线如副哼帶单位阶跃信号当积分系数为丁时的响应曲图1

2、 -3UO(S) RiCS + R2 1/?2(1+!)U.(S) RCS R RCS R RiCSHL11G(s) =为角羈鼎嘗醸騙鶴赣出了比例系数00比爲图1-4窗黑蠶臨与方框图分别为:G(s) = K(1 + 75)=孚(1 + RCS)其中 K = R7 R*Td = RC图 1-5U O (S) KG(s) Ui (S) TS 1线如图为当11U-、i7(S时)所5. 惯惯性性环环节节的传递函数与方框图分别为：输间入常端数输为入T一时个响单应位曲阶跃信号，且放大系数 （K） 所示。图 1-7五、实验步骤1. 比例（ P）环节根据组比例环节的方R2框图，选择R0实验台建上相的应通的用模

3、电拟路电单路元，如设下图计所并示。 ui R1-+ +R0R0uoR0=200K。： R1=100K，R2=100K。若当比ui图中后一个单元为反相器，其中 R0=200K。 电路中的参数取： 1 2 例系数 K=2 时，电路中的参数取： R1=100K，R2=200K。 为一单位阶跃信号时，用上位软件观1 测 （选2择“通uO；通道 AD2接电路的道 1-2 ”，其中通道 AD1接电路的输出输入 ui) 并记录相应 K 值时的实验曲线，并与理论值进行比另外 R2 还可使用可变电位器，以实现比例系数为任意设实验时可适当调节软件 “ ”按钮 ( 时基自较。定值。 上的分注频：系为数了更(一好的般

4、 动) ，以下实验相同实刻验度曲线2)，和实选选择2. 积分( I)环节设计并根组据建积相分应环的节模的拟方电框路图，如选下择图实所验台上的通用电路单元 示。图中后一个单元为反相器，其中 R0=200K。若积分时间常数 T=1S 时，电路中的参数取： R=100K，C=10uF(T=RC=100K 10uF=1)；若积分时间常数 T=0.1S 时，电路中的参数取： R=100K， C=1uF(T=RC=100K 1uF=0.1) ；注：当 ui 为一单位阶跃信号时，用上位机软件观测并记录相 应 T 值时的输出响应曲线，并与理论值进行比较。 进应注：行T锁当值零实时验，的实电输路验出中时响要有应

5、退积曲去分线锁环，节零并时。与，理实论验值前进一行定比要较用。锁零单元建相应的模拟电路，单如元下图设所计并示组。3. 比例积分 (PI)环节 根据比例积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路图中后一个单元为反相器，其中 R0=200K。若图取中比后一例个系数单元K为=1反、相积器分，时其间中常数 0T=1S时。，电路中的参 数取： R1=100K， R2=100K， C=10uF(K= R2/ R 1=1,T=R1C=100K 10uF=1)；若取比例系数 K=1、积分时间常数 T=0.1S 时，电路中的参数取： RS1=100K， R2=100K，C=1uF(K= R2/ R 1=1,T=R

6、1C=100K 1uF=0.1S) 。通过改变 R2、R1、C的值可改变比例积分环节的放大系数1uF=0.1 K 和积分时间常数 T。i 位阶跃信号时，用K及 T 值时i 的实验曲线，并与理论值进行比较。当 ui 为上位软件观测并记录不同4. 比例微分 (PD)环节 单元设根计据并比组例建微其分模环拟节电的路方框单元设计选择实验台上的通用电路示。图中后一个单元为反相器，其中 R0=200K。若比例系数 K=1、微分时间常数 T=1S时，电路中的参数 取： R1=100K， R2=100K， C=10uF(K= R2/ R 1=1,T=R1C=100K 10uF=1S)； 10uF=1S)； K

7、及 T 值时的 K电路五T注”：中本连实若比例系数 K=0.5、微分时间常数 T=1S时，电路中的参 数取： R1=200K，R2=100K，C=10uF(K= R2/ R1=0.5,T=R1C=100K 10uF=1S)；当 ui 为一单位阶跃信号时，用上位软件观测并记录不同i 曲线，并与理论值进行比较的 10uF 电容需从实验台左面板 “通用单元5. 惯性环节设计并根组据建惯其性相环应节的的模方拟框电图路，选如择下实图验所台示上的通用电路单元图中后一个单元为反相器，其中 R0=200K。若比例系数 K=1、时间常数 T=1S时0 ，电路中的参数取： R1=100K，R2=100K，C=10

8、uF(K= R2/ R1=1,T=R2C=100K10uF=1)。若比例系数 K=1、时间常数 T=2S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K，C=10uF(K= R2/ R1=2,T=R2C=200K10uF=2)。通过改变 R2、 R1、C 的值可改变惯性环节的放大系数 K 。当 ui 为一单位阶跃信号时，用上位软件观测并记录不同6 根据的实实验验时曲存线储，的并波与形理及论记值录进的行实比验较数据完成实验报和时间常数 T。K及 T 值时告。六、实验结果比例系数 K=1 传递函数 G（s） =1比例系数 K=2 传递函数 G（s） =21 比例环节2 积分环节积分时间常数 T=

9、1S 传递函数 G（s） =1/s积分时间常数 T=2S 传递函数 G（s） =1/2s3 比例积分环节比例系数 K=1、积分时间常数 T=1S 传递函数 G（s）=1+1/s比例系数 K=1、积分时间常数 T=0.1S 传递函数 G（s）=1+10s4 比例微分环节比例系数 K=1、微分时间常数 T=1S 传递函数 G（s）=1+s比例系数 K=0.5、微分时间常数 T=1S 传递函数 G（s）=0.5 （1+s）5 惯性环节比例系数 K=1、时间常数 T=1S 传递函数 G（s）=1/ （1+s）比例系数 K=1、时间常数 T=2S 传递函数 G（s）=1/ （1+2s）七、实验思考题1.

10、 用运放模拟典型环节时， 其传递函数是在什么假设条 件下近答似：（导1出）的假？设运放具有理想特性， 即满足“虚短”“虚断 特性。什么条件（2）运放的静态量为零， 个输入量、 输出量和反馈量都 可以用瞬时值表示其动态变化。2. 积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件 下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下， 惯性环节可以近似地视为比例环节？系统将答会：趋他于们稳的定主，要然区而别积在分于在输入阶T跃趋信号时惯性环节最终 视系可近为统比将似例会视为环趋于积节稳分定环节，然而积分在 T趋 应曲线3答. 的：在波对积形于，积确分定环积节分的环时节间和常惯数 差输值入。阶跃而惯信号性曲环节线的的交T点即和为阶过跃输信出号信的号起曲点线之的间起的始横点坐作标输的出 该差信值号交曲点。与线而输的惯出性切线环曲，节线起的确始定T点该即的线为横与过坐输输标出出的信信差号号值的曲。稳线定的值起曲始线点的作交输点出，4. 为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定误差？4. 为什么实验中实际曲线与不，理是输论理入曲想输线的出有，曲一假线定设误的, 不差可？能像理。 在 T 趋于无穷 。环节和惯性环实验中环穷，大惯时性，环惯节性可环近节似节的如时为何间输根常出据数信单？号位曲阶线跃与响无小时2 个条件论是那样导