實(shí)驗(yàn)一、典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)

1、實(shí)驗(yàn)一、典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握控制模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理和一般方法。2. 掌握控制系統(tǒng)時(shí)域性能指標(biāo)的測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. EL-AT-II型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2 計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理1 模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理：控制系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來(lái)模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放 大器不同的輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模擬各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來(lái)，便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號(hào)加 到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計(jì)算機(jī)等測(cè)量?jī)x器，測(cè)量系統(tǒng)的輸出，便可得 到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線及性能指標(biāo)。若改變系統(tǒng)的參數(shù)，還可進(jìn)一步分析研 究參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。2 時(shí)域性

2、能指標(biāo)的測(cè)量方法：超調(diào)量o %1）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行軟件。2）檢查USB線是否連接好，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下拉框中選中任實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊匕按 鈕，出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框設(shè)置好參數(shù)按確定按鈕，此時(shí)如無(wú)警告對(duì)話框出現(xiàn)表 示通信正常，如出現(xiàn)警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以繼續(xù) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3）連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1 輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤后接通電 源。4）在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的下拉列表中選擇實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)。5）鼠標(biāo)單擊 創(chuàng)按鈕，彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3、后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié) 果。6）用軟件上的游標(biāo)測(cè)量響應(yīng)曲線上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，代入下式算出超調(diào)% Ymax 100%YTp與 Ts:利用軟件的游標(biāo)測(cè)量水平方向上從零到達(dá)最大值與從零到達(dá)95%穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間值，便可得到Tp與Tso四、實(shí)驗(yàn)容1.2.3.4.VID/A1R2 eoo(E u i-i慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖1-2 oR1in轡D/A1 C lufIIR2E叫KG (S) = K/TS+1-K=R2/R1 , T=R2C A/DlS 1-Z積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-3。U2A/D1G (S) =1/TST=RCU1 Di/Al微分環(huán)節(jié)的模擬電路及

4、傳遞函數(shù)如圖14J1D/A1C 0. Oluf1RLDOKU2VD1G (S) = RCS構(gòu)成下述典型一階系統(tǒng)的模擬電路，并測(cè)量其階躍響應(yīng):比例環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖 1-1 oE 1-45. 例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-5 （未標(biāo)明的C=0.01uf）oAm閣1-5G (S) = K (TS+1)K=R2/R1 , T=R2C6. 比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如圖1-6R1 100K nfkrR22usA/DlG (S) =K (1+1/TS)K=R2/R1，T=R2C圖1-6五、實(shí)驗(yàn)步驟1啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行軟件。2測(cè)試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通

5、信是否正常，通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原 因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比例環(huán)節(jié)3. 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖1-1）。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤后 接通電源。4. 在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的下拉列表中選擇實(shí)驗(yàn)一一、典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)。5. 鼠標(biāo)單擊 凹按鈕，彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中 設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果6觀測(cè)計(jì)算機(jī)屏幕顯示出的響應(yīng)曲線及數(shù)據(jù)。7. 記錄波形及數(shù)據(jù)（由實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定）。慣性環(huán)節(jié)8. 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖1-2）。電路的輸入U(xiǎn)1接A

6、/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤后 接通電源。9. 實(shí)驗(yàn)步驟同47積分環(huán)節(jié)10. 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖1-3）。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A 卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將積分電 容兩端連在模擬開(kāi)關(guān)上。檢查無(wú)誤后接通電源。11實(shí)驗(yàn)步驟同47微分環(huán)節(jié)12. 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖1-4）。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A 卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤 后接通電源。13. 實(shí)驗(yàn)步驟同47比例+積分環(huán)節(jié)14. 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路（圖1-6）。電

7、路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A 卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將積分電 容連在模擬開(kāi)關(guān)上。檢查無(wú)誤后接通電源。15. 實(shí)驗(yàn)步驟同4716. 測(cè)量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并記入上表。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（一）數(shù)據(jù)表格參數(shù)階躍響應(yīng)曲線Ts （秒）理論值實(shí)測(cè)值比例環(huán)節(jié)28.50X10-328.00X10-3R仁 R2=慣性環(huán)節(jié)332.00X10-3336.00X10-3100K積分環(huán)節(jié)605.00X10-3608.00X10-3C=1uf微分環(huán)節(jié)54.00X10-356.00X10-3K=1比例+微分環(huán)節(jié)82.00X10-380.00X10-3T=0.1S比例+積分環(huán)節(jié)501.00

8、X10-3504.00X10-3比例環(huán)節(jié)24.50X10-324.00X10-3R1=100K慣性環(huán)節(jié)825.00X10-3828.00X10-3R2=200K積分環(huán)節(jié)609.00X10-3608.00X10-3C=1uf微分環(huán)節(jié)57.00X10-356.00X10-3K=2比例+微分環(huán)節(jié)66.00X10-368.00X10-3T=1S比例+積分環(huán)節(jié)405.00X10-3408.00X10-3（二）階躍響應(yīng)曲線1比例環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)置：1R1=100KR2=200K:測(cè)冷單游標(biāo)時(shí)間 WRXI:24. 00X2;400.00|K1-J2|:376.00童廠 雙游標(biāo)電 MWY1:-2. 03Y2:-2.

9、8S|Y1-Y2|:i 83X 時(shí)I間軸坐 Gni) . BT2.000000 Y 電區(qū)釉坐擁 CV) : -4 882353R1=R2=100K :側(cè)單游標(biāo)時(shí)聞曲)XI;26.00K2;CI.CIQIK1-K2I :29,00S!廠觀游標(biāo)電圧(V)Y1;-1.03Y2:O.OD|Y1-Y2| :1.03X時(shí)間釉坐標(biāo)98D OMJD Y電壓軸坐標(biāo)(V) ； -1.941176參數(shù)設(shè)置2.慣性環(huán)節(jié)R1=1OOK R2=200K :團(tuán)停單游標(biāo)時(shí)闔(MS)XI：828.03K2:0. 00II1-Z2II：828.00M r雙游標(biāo)電壓mYl；-2. ao72：n. no|Y1-Y2|：2. DOX

10、時(shí)間無(wú)坐:標(biāo) GnG，1040.000000 丁皚壓無(wú)坐(V) : -4 794117R1=R2=100K :fM陽(yáng)單游標(biāo)時(shí)間(ms)XL:336.00X2:0.00|X1-X2|:335.LIOL雙蹄電壓mYL:-1. COY2:0-00|Y1-Y2|:1. aoX 時(shí)閭軸坐標(biāo)(jns). 732. OOOOOO T 電壓;軸坐標(biāo)(V： -2. 764T0S3.積分環(huán)節(jié)R=100K C=1uF:20001000.1200.100. 1GOOY1電圧柚坐標(biāo)CV)時(shí)1 間軸仝標(biāo)(m = ) - S72. 0000C0單游標(biāo)旳問(wèn)取游標(biāo)電壓bUB. UU4. 9TU. UU IKL-Xzl0.uo

11、iTl-TZlf KJa2004.微分環(huán)節(jié)R=100KC=0.01uf:5.例+微分環(huán)節(jié)R1=R2=100K :|i|：|-單游標(biāo) 時(shí)聞Cms)XI:80. 03K2:0. 00X1-I2I:80. 00巔|r雙游標(biāo)電壓Cv)Ylz-1. 03Y2：n. naTl-T2| :1.03茶時(shí)問(wèn)期墜怵On叩 114.00000 r電壓軻世標(biāo)(Y). -a. 9T0536R1= 100KR2=200K:Ha 單游標(biāo)時(shí) i5i(mis)hi：se. oa盟空；o.oo|xi-X2|:sa. on廣 雙游標(biāo)電壓XI:5 04 00XZ:gH og|K1-XZ|:504, DOr取游標(biāo)電屋(V)T1 一4 972:oB 00|YL-TSl:4, 97X旳間軸坐標(biāo)Ong). U ouuuoa Y電壓軸坐你(V)： -4 341 ITSR1= 100KR2=200K:七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我掌握控制模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理和一般