典型环节的时域响应实验报告
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实 验 报 告
学号: 姓名: 成绩:
一、 实验名称:典型环节的时域分析和频域分析
二、 实验目的:
(1) 了解、掌握matlab 模拟典型环节的基本方法,包括:比例环节、积分环节、一阶微分环节、惯性环节和振荡环节等。
(2) 熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线和频域响应曲线 (3) 了解参数变化对动态特性的影响
三、 实验要求:
(1) 一人一机,独立完成实验内容 。
(2) 根据实验结果完成实验报告,并用A4纸打印后上交。
四、 时间: 五、 地点:
实验报告:
一、比例环节的时域分析和频域分析 比例环节的传递函数:()G s k
二、积分环节的时域分析和频域分析
积分环节的传递函数:1()G s s = (1) 当k=1:3:10时,绘制系统()k
G s =的阶跃响应曲线,分析曲线特点。
三、一阶微分环节的时域分析和频域分析
一阶微分环节的传递函数:
四、惯性环节的时域分析和频域分析
惯性环节的传递函数:
五、典型二阶系统的时域分析和频域分析
典型二阶系统的传递函数:
关键参数:阻尼比ζ,和自然频率ωn
值对曲线的影响。
实验一典型环节的时域响应一、实验目的1掌握典型环节模拟电路的构成方法,传递函数及输出时域函数的表达式 2熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
3、了解各项参数变化对典型环节动态响应的影响。
二、 实验仪器设备Pc 机一台,TD-ACC+教学实验系统一套三、 实验原理及内容1比例环节1) 结构框图R( s) ----------- ► K ------------------- ► C( s )图1-1比例环节的结构框图2) 传递函数R(s)3) 阶跃响应C(t)二 K (t_0)其中 K = R 1/R 04) 模拟电路图1-2比例环节的模拟电路图2、积分环节1) 结构框图R( s) ----------- ► 1/Ts ----------------- ► C( s )R0=200~I 1R1=100K10K图1-3 积分环节的结构框图3、比例积分环节1)结构框图2)传递函数3) 阶跃响应1 C(t)二K + _tT4)模拟电路2)传递函数 C(s) 1 R(S ) Ts3) 阶跃响应 ic (t )=〒t(t -0)其中T = R o C4) 模拟电路 R(s)O —R0=20010K10K图1-4 积分的模拟电路图C⑸C=1uC( s )止U K 丄R(s) Ts(t 一0) 其中 K 二&/ R 0,T 二R C图1-7 惯性环节的结构框图四、实验步骤1、 按图1-2比例环节的模拟电路将线连好。
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。
将信号形式开关 设在方波档,分别调节调幅和调频电位器,使得“ OUT ”端输出的方波幅值小于 5V ,周期为10s 左右。
3、 将方波信号加至比例环节的输入端R(t),用示波器的“ CH1 ”“ CH2”表HhR(s) 0— 10K比例积分环节的模拟电路图图1-6 10Kr-1R0=200T卜C(s)R1=200k4、惯性环节1) 结构框图 R( s )2) 传递函数 C(s) K R(s) Ts+13) 阶跃响应 C(t) = K(1_e -〃T) (t -0)其中 K = R 1 / R 。
中南大学典型系统的时域响应和稳定性分析实验报告实验介绍:本实验以中南大学典型系统为研究对象,通过构建数学模型和实际建模结果,分析系统的时域响应和稳定性,以及初步探讨系统的性能和优化方法。
实验步骤:1、对中南大学典型系统进行数学建模,并得到系统的传递函数。
2、通过Matlab对系统的传递函数进行分析,得到系统的时域响应。
3、分析系统特征方程的根,判断系统的稳定性。
4、探讨系统的性能指标,并初步探讨系统的优化方法。
实验结果:1、数学模型及传递函数:根据中南大学典型系统的构成,我们可以得到其传递函数为:$$G(s) = \frac{Y(s)}{X(s)}=\frac{K}{s(T_1s+1)(T_2s+1)}$$2、时域响应分析:阶跃响应脉冲响应可以看出,在系统输入为阶跃信号时,系统的响应随着时间的增加逐渐趋于稳定;在系统输入为脉冲信号时,系统的响应在一定时间范围内会有一个稳定的振荡。
3、稳定性分析:我们根据系统的特征方程$$1+G(s)=0$$得到特征方程为:$$s^3+T_1T_2s^2+(T_1+T_2)s+K=0$$我们通过Matlab计算特征方程的根,得到系统的特征根分别为:$-0.0327\pm0.6480j$和$-2.4341$。
根据根的位置,我们可以判断系统的稳定性。
由于系统的根都在左半平面,因此系统是稳定的。
4、性能指标和优化方法:本实验中,我们主要关注系统的稳定性和响应速度等性能指标。
在实际应用中,我们可以通过调整系统控制参数,如增益$K$和时间常数$T_1$和$T_2$等,来优化系统的性能。
结论:本实验通过对中南大学典型系统进行数学建模和实际响应分析,得到了系统的传递函数、阶跃响应和脉冲响应等数学模型,并根据特征方程的根判断了系统的稳定性。
在探讨系统性能指标和优化方法的基础上,我们可以进一步探究系统的优化方案,并为实际控制应用提供参考。
第1篇一、实验目的1. 了解系统时域响应的基本概念和常用分析方法。
2. 掌握利用MATLAB软件进行系统时域响应分析的方法。
3. 分析不同类型系统的时域响应特性,并掌握系统性能指标的计算方法。
二、实验原理系统时域响应是指系统对输入信号的响应,通常用输出信号随时间变化的曲线表示。
时域响应分析是系统分析与设计中重要的环节,通过对系统时域响应的分析,可以了解系统的动态性能、稳定性和过渡过程等特性。
时域响应分析主要包括以下内容:1. 系统的阶跃响应:阶跃响应是指系统在单位阶跃信号作用下的输出响应,反映了系统在稳态和过渡过程中的动态特性。
2. 系统的脉冲响应:脉冲响应是指系统在单位脉冲信号作用下的输出响应,反映了系统的瞬态特性。
3. 系统的阶跃恢复响应:阶跃恢复响应是指系统在阶跃信号消失后的输出响应,反映了系统的恢复特性。
三、实验设备与软件1. 实验设备:计算机、MATLAB软件2. 实验内容:系统时域响应分析四、实验步骤1. 阶跃响应分析(1)建立系统的传递函数模型;(2)利用MATLAB的step函数绘制阶跃响应曲线;(3)分析阶跃响应曲线,计算系统的性能指标,如上升时间、峰值时间、调节时间、超调量等。
2. 脉冲响应分析(1)建立系统的传递函数模型;(2)利用MATLAB的impulse函数绘制脉冲响应曲线;(3)分析脉冲响应曲线,了解系统的瞬态特性。
3. 阶跃恢复响应分析(1)建立系统的传递函数模型;(2)利用MATLAB的step函数绘制阶跃恢复响应曲线;(3)分析阶跃恢复响应曲线,了解系统的恢复特性。
五、实验结果与分析1. 阶跃响应分析(1)系统阶跃响应曲线如图1所示,上升时间为0.5s,峰值时间为1s,超调量为20%,调节时间为3s。
图1 系统阶跃响应曲线(2)根据阶跃响应曲线,计算系统的性能指标如下:上升时间:t_r = 0.5s峰值时间:t_p = 1s超调量:M = 20%调节时间:t_s = 3s2. 脉冲响应分析(1)系统脉冲响应曲线如图2所示,系统在脉冲信号作用下的瞬态特性较好。
MATLAB的使用与典型环节的时域特性一. 实验目的1.MA TLAB的使用2.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二.实验原理及说明典型环节的结构图及传递函数三.实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
系统的时域特性一. 实验目的3.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响4.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn、阻尼比ξ对过渡过程的影响。
5. 掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 、t s 的计算。
6. 观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼,临界阻尼,过阻尼的瞬态响应曲线,及在阶跃信号输入时的动态性能指标σ%、t p 值,并与理论计算值作比对。
二.实验原理及说明典型环节的结构图及传递函数图 典型Ⅰ型二阶单位反馈闭环系统Ⅰ型二阶系统的开环传递函数:)1()(+=TS TiS K S G Ⅰ型二阶系统的闭环传递函数标准式:2222)(1)()(nn n S S S G S G s ωξωωφ++=+= 自然频率(无阻尼振荡频率):T iT K =n ω 阻尼比:KT Ti 21=ξKS S K S S s n n n 1010102)(2222++=++=ωξωωφ 阻尼比和开环增益K 的关系式为:临界阻尼响应:ξ=1,K=2.5,欠阻尼响应:0<ξ<1 , K=25 ξ=0.316 过阻尼响应:ξ>1, K=1.43ξ=1.32>1计算欠阻尼二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态指标σ%、t p 、t s :(K=25、ξ=0.316、n ω=15.8)超调量 :%1.35%100%21=⨯=--eξξπσ 峰值时间:调节时间 :6.03==ns t ξω三.实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
实验名称:典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1. EL-AT-III 型自动控制系统实验箱一台。
2. 计算机一台。
三、实验原理1.模拟实验的基本原理:控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
2.时域性能指标的测量方法:超调量σ%:用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值,代入下式算出超调量:%100%⨯-=∞∞Y Y Y MAX σ 峰值时间Tp 与调节时间Ts :利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值,便可得到Tp 与Ts 。
(1)当参数R1=R2=100K, C=1uf ,K=1,T=0.1s 阶跃响应曲线如下,Ts 理论实测值如下表格:Ts 理论值(ms ) Ts 实测值(ms ) 比例环节 0 0 惯性环节 10 11 积分环节 500 545 微分环节 350 354 比例+微分环节 30 36 比例+积分环节870875例环节惯性环节分环节微分环节例+微分环节比例+积分环节(2)当参数R1=100K,R2=200K, C=1uf,K=2,T=0.2s阶跃响应曲线如下,Ts理论实测值如下表格:Ts理论值(ms)Ts实测值(ms)比例环节0 0惯性环节10 11积分环节30 35微分环节40 44比例+微分环节20 21比例+积分环节420 425比例环节惯性环节分环节微分环节例+微分环节比例+积分环节实验二 二阶系统阶跃响应一、实验目的1.研究二阶系统的特征参数,阻尼比ξ和无阻尼自然频率ωn 对系统动态性能的影响。
实验名称:典型环节的时域响应一、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、比例环节传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K.2、积分环节传递函数:Uo(s)/Ui(s)=1/TS3、比例微分环节传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K+1/TS4、惯性环节传递函数: Uo(s)/Ui(s)=K/(TS+1)5、比例微分环节传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K[(1+TS)/(1+τS)]6、比例积分微分环节传递函数:Uo(s)/Ui(s)=Kp+1/TiS+TdS三、仪器设备PC机一台,TD-ACC(或TD-ACS)实验系统一套四、线路视图1、比例环节2、积分环节3、比例积分环节4、惯性环节5、比例微分环节6、比例积分微分环节五、内容步骤1、按所列举的比例环节的模拟电路图将线连接好,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,。
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”表笔分别检测模拟电路的输入Ui端和输出端Uo端,观测输出端的实际响应曲线Uo(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、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1、比例环节①R0=200K,R1=100K;②R0=200K,R1=200K;2、积分环节①R0=200K,C=1uF;②R0=200K,C=2uF;3、比例积分环节①R0=R1=200K,C=1uF;②R0=R1=200K,C=2uF;4、惯性环节①R0=R1=200K,C=1uF;②R0=R1=200K,C=2uF;5、比例微分环节①R0=R2=100K,R3=10K,C=1uF,R1=100K;②R0=R2=100K,R3=10K,C=1uF,R1=200K;6、比例积分微分环节①R2=R3=10K,R0=100K,C1=C2=1uF,R1=100K;②R2=R3=10K,R0=100K,C1=C2=1uF,R1=200K;七、分析讨论在误差允许的情况下,输出的结果与理论值相符。
实验一典型环节及其阶跃响应分析一、实验目的1、掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2、掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1、EL-AT-Ⅱ型自动控制系统试验箱一台2、计算机一台三、实验原理1.模拟实验的基本原理:控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
四、实验内容1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
2、在阶跃输入信号作用下,记录各环节的输出波形,写出输入输出之间的时域数学关系。
3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。
五、实验步骤六、实验步骤1. 启动计算机,在桌面“信号、自控文件夹”中双击图标,运行软件。
2. 测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3. 连接典型环节的模拟电路,电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4. 在实验项目的下拉列表中选择[一、典型环节及其阶跃响应] ,鼠标单击按钮,弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后用鼠标单击确定,等待屏幕的显示区显示实验结果.5. 观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据,记录波形及数七、实验结果1、比例环节K=2K=42、惯性环节T=0.1sT=0.2s T=0.5s3、积分环节T=0.1sT=0.2sT=0.01s4、微分环节T=0.1sT=0.5s5、比例+微分环节T=0.1sT=0.5s6、比例+积分环节T=0.1T=0.5八、数据处理。
典型环节及其阶跃响应报告一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1.EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台2.计算机一台三、实验原理1.模拟实验的基本原理:控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
2.时域性能指标的测量方法:超调量Ó %:1)启动计算机,在桌面双击图标[自动控制实验系统] 运行软件。
2)测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3)连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4)在实验课题下拉菜单中选择实验一[典型环节及其阶跃响应] 。
5)鼠标单击实验课题弹出实验课题参数窗口。
在参数设置窗口中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。
6)用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值,代入下式算出超调量:Y MAX - Y∞Ó %=——————×100%Y∞T P与T S:利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值,便可得到T P与T S。
四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路,并测量其阶跃响应:1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。
G(S)= R2/R12.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G(S)= K/TS+1K=R2/R1,T=R2C3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
实验报告班级:通信09-4学好:0905030430姓名:赵广辉实验一典型环节的时域响应1.1 实习目的1.通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃曲线。
对比差异、分析原因。
3.了解参数变化对典型环节阶跃特性的影响。
1.2 实验原理及内容1.2.1 比例环节比例环节模拟电路图如图0-1所示:图0-1 比例环节模拟电路实验参数:R0=100K,R1=200K。
传递函数:Uo/Ui=K(K=R1/R0)。
比例环节阶跃曲线如图0-2所示:图0-2 比例环节阶跃曲线1.2.2 积分环节积分环节模拟电路图如所示:图0-3 积分环节模拟电路实验参数:R0=100K,C=1μF。
传递函数:Uo/Ui=1/TS,(K=R1/R0,T=R0C)。
积分环节阶跃曲线如图0-4所示:图0-4 积分环节阶跃曲线1.2.3 比例积分环节比例积分环节模拟电路如图0-5所示:图0-5 比例积分环节实验参数:R0=R1=200K,C=1μF。
传递函数:Uo/Ui=1/TS+K,(K=R1/R0,T=R0C)。
比例积分环节阶跃曲线如图0-6所示:图0-6 比例积分环节阶跃曲线1.2.4 惯性环节惯性环节模拟电路如图0-7所示:图0-7 惯性环节模拟电路图实验参数:R0=R1=200K,C=1μF。
传递函数:Uo/Ui=K/TS+1,(K=R1/R0,T=R0C)。
惯性环节阶跃曲线如图0-7所示:图0-8 惯性环节阶跃曲线1.3 实验步骤1.按比例环节模拟电路图连接,检查无误后开启设备电源。
2.将信号源单元的“ST”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。
将开关分别设在“方波”档和“500ms-12s”档,调节调幅和调频电位器,似的“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Uo端,观测输出端的实际影响曲线Uo(t),记录实验波形及结果。
实验一典型环节及其阶跃响应分析一、实验目的1、掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2、掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1、EL-AT-Ⅱ型自动控制系统试验箱一台2、计算机一台三、实验原理1.模拟实验的基本原理:控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
四、实验内容1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
2、在阶跃输入信号作用下,记录各环节的输出波形,写出输入输出之间的时域数学关系。
3、在运算放大器上实现各环节的参数变化。
五、实验步骤六、实验步骤1. 启动计算机,在桌面“信号、自控文件夹”中双击图标,运行软件。
2. 测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3. 连接典型环节的模拟电路,电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4. 在实验项目的下拉列表中选择[一、典型环节及其阶跃响应] ,鼠标单击按钮,弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后用鼠标单击确定,等待屏幕的显示区显示实验结果.5. 观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据,记录波形及数七、实验结果1、比例环节K=2K=42、惯性环节T=0.1sT=0.2sT=0.5s3、积分环节T=0.1sT=0.2sT=0.01s4、微分环节T=0.1sT=0.5s5、比例+微分环节T=0.1sT=0.5s6、比例+积分环节T=0.1T=0.5八、数据处理名称参数理论值实测值比例环节R2=200KR1=100KG(s)=-R2/R1=-2G(s)=-Uo / Ui=-2.55R2=400KR1=100KG(s)=-R2/R1=-4G(s)=-Uo / Ui=-4.34惯性R2=100KR1=100KC=1uFT=R2*C =0.1sG(s)=-1/0.1s+1T=0.087sG(s)=-1/0.087s+1。
实验一 典型环节的时域响应一、实验目的1.熟悉并掌握自控原理实验平台的结构组成及使用方法。
2.通过实验进一步了解熟悉各典型环节的模拟电路及其特性。
3.测量各典型环节的阶跃响应曲线,了解相关参数的变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1.自控原理实验平台 2.双踪慢扫描示波器1台 三、实验内容1.比例(P )环节模拟电路(后级为反相器)与方框图分别如图1-1(1)(2)所示。
图1-1(1) 比例环节的模拟电路图 图1-1(2) 比例环节的方框图 比例环节的传递函数为K =⋅=2010R R G(s)R R其中K=12R R ,这里可以取 R 1=100K ,R 2=200K ,R 0=200K 。
通过改变电路中R1、R2的阻值,可改变放大系数。
记录单位阶跃响应曲线如图如图1-1(3)所示。
(1)R 1=100K ,R 2=200K ,R 0=200K (2)R 1=100K ,R 2=50K ,R 0=200K图1-1(3) 比例环节的单位阶跃响应曲线参数变化对比例环节动态特性的影响:a.当R 1=100K ,R 2=200K ,R 0=200K ,系统的输出响应达到阶跃输入函数的?倍。
1b.当R 1=100K ,R 2=50K ,R 0=200K ,系统的输出响应达到阶跃输入函数 。
2.积分(I)环节积分的模拟电路和方框图分别如图1-2(1)(2)所示图1-2(1)积分环节的模拟电路图 图1-2(2)积分环节的方框图积分环节的传递函数为这里可以取 C=10uF,R=100K,R 0=200K 。
通过改变R 、C 的值可改变响应曲线的上升斜率。
(1)C=1uF,R=100K,R 0=100K (2)C=10uF,R=100K,R 0=100K记录积分环节的单位阶跃响应曲线积分环节的单位阶跃响应曲线如图1-2(3)图1-2(3)积分环节的单位阶跃响应曲线参数变化对积分环节动态特性的影响:a.当C=1uF,R=100K,R 0=100K 时,t 为 ? s ,系统的输出响应达到阶跃输入函数。
成绩:教师签名:批改时间:
一、实验目的
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、实验设备
PC机一台,TD-ACC(或TD-ACS)实验系统一套
三、实验原理及内容
以运算放大器为核心,由其不同的输入R-C网络和反馈R-C网络构成控制系统的各种典型环节,用数字存储示波器测量各环节的阶跃响应曲线。
下面为各环节模拟电路图。
1.比例环节(P) 传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K
2.积分环节(I) 传递函数:Uo(s)/Ui(s)=1/TS
3.比例积分环节(PI)
传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K+1/TS
成绩:教师签名:批改时间:
4.惯性环节(T) 传递函数: Uo(s)/Ui(s)=K/(TS+1)
5.比例微分环节(PD) 传递函数:Uo(s)/Ui(s)=K[(1+TS)/(1+τS)]
6.比例积分微分环节(PID) 传递函数:Uo(s)/Ui(s)=Kp+1/TiS+TdS
四、实验步骤
1.按所列举的比例环节的模拟电路图将线连接好,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,。
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”表笔分别检测模拟电路的输入Ui端和输出端Uo端,观测输出端的实际响应曲线Uo(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、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。
成绩:教师签名:批改时间:
四、实验数据处理和结果分析
1、比例环节 (P)
当R0=200K,R1=100K时, 图形如下:
(理想图)
2、积分环节(I)
R0=200k、C=1uF时波形如下:
(理想图)
3、比例积分环节(PI)
(1)R0=200k 、R1=200k、C=1uF时波形如下:
(理想图)
电子科技大学中山学院学生实验报告
4、惯性环节(T)
(1)R0=200k、R1=200k、C=1uF时波形如下:
(理想图)
5、比例微分环节(PD)
(1)R0=R2=100k,R3=10k,C=1uF,R1=100k时,波形如图:
(理想图)
6、比例积分微分环节(PID)
(1)R2=R3=10k、R0=100k、C1=C2=1uF、R1=100k时波形如下:
(理想图)
电子科技大学中山学院学生实验报告。