典型环节的模拟研究-实验分析报告
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实验名称:典型环节模拟实验实验日期:2023年4月10日实验地点:实验室A实验人员:张三、李四、王五一、实验目的1. 理解典型环节的概念和作用。
2. 通过模拟实验,验证典型环节在系统中的作用和效果。
3. 掌握典型环节的设计方法和应用技巧。
二、实验原理典型环节是指在系统设计和分析中,对系统中的关键部分进行简化和抽象,以便于分析和设计的一种方法。
典型环节主要包括传递函数、状态方程、框图等。
三、实验材料1. 实验设备:计算机、信号发生器、示波器、数据采集卡等。
2. 实验软件:MATLAB、Simulink等。
3. 实验数据:实验所需的各种参数和模型。
四、实验步骤1. 设计典型环节模型(1)根据实验要求,确定典型环节的类型(如传递函数、状态方程等)。
(2)利用MATLAB或Simulink软件,搭建典型环节模型。
(3)对模型进行参数设置,确保模型符合实验要求。
2. 进行模拟实验(1)输入实验数据,如输入信号、系统参数等。
(2)启动模拟实验,观察典型环节在不同输入信号下的输出响应。
(3)记录实验数据,如输出信号、系统状态等。
3. 分析实验结果(1)分析典型环节在系统中的作用和效果。
(2)比较不同典型环节在相同输入信号下的输出响应。
(3)总结实验结果,提出改进建议。
五、实验结果与分析1. 实验结果(1)在输入信号为正弦波时,典型环节的输出信号为相应的正弦波。
(2)在输入信号为方波时,典型环节的输出信号为相应的方波。
(3)在输入信号为阶跃信号时,典型环节的输出信号为相应的阶跃信号。
2. 分析(1)典型环节在系统中起到了滤波、放大、延迟等作用。
(2)不同类型的典型环节对输入信号的处理效果不同,如传递函数适用于模拟信号处理,状态方程适用于数字信号处理。
(3)实验结果表明,典型环节的设计和选择对系统性能有重要影响。
六、实验结论1. 通过模拟实验,验证了典型环节在系统中的作用和效果。
2. 掌握了典型环节的设计方法和应用技巧。
典型环节的模拟实验报告典型环节的模拟实验报告一、引言在现代科学研究中,模拟实验是一种常见的研究方法。
通过模拟实验,可以在实验室中重现真实环境,并对特定环节进行研究和分析。
本文将以典型环节为例,通过模拟实验的方式进行研究,以期探索其中的规律和现象。
二、材料与方法在本次模拟实验中,我们使用了X型设备进行模拟环节的搭建。
该设备具有高度可控性和可调节性,可以模拟各种环境条件。
我们选择了典型的环节进行模拟实验,包括A环节、B环节和C环节。
在每个环节中,我们设置了不同的参数和条件,以模拟真实环境中的各种情况。
三、实验结果与分析在A环节的模拟实验中,我们发现随着参数X的增加,环节的效率呈现上升趋势。
这说明在A环节中,参数X对效率有着明显的影响。
进一步的分析表明,参数X的增加导致了资源的更充分利用和更高效的操作,从而提高了整个环节的效率。
在B环节的模拟实验中,我们关注了参数Y的变化对环节结果的影响。
实验结果显示,参数Y的增加会导致环节结果的不稳定性增加。
这表明在B环节中,参数Y的调节需要谨慎,过大或过小都会对环节的稳定性产生负面影响。
进一步的研究还发现,适当的参数Y范围内,环节结果呈现出最佳状态,这为后续的优化提供了方向。
在C环节的模拟实验中,我们关注了不同操作者的影响。
实验结果表明,不同操作者的操作水平对C环节的效果有着显著差异。
经验丰富的操作者能够更快速、更准确地完成任务,而经验较少的操作者则需要更多的时间和努力。
这提示我们,在C环节中,操作者的培训和技能提升是提高整体效率的重要因素。
四、讨论与展望通过本次模拟实验,我们对典型环节的特性和影响因素进行了初步的研究。
然而,仍有许多问题需要进一步探索和解决。
例如,在实际应用中,环节之间的相互作用和影响如何?不同环境条件下,各环节的优化策略又是什么?这些问题需要更深入的研究和实验来解答。
未来的研究可以将模拟实验与实际数据相结合,以更真实地反映环节的特性和效果。
同时,可以引入机器学习和人工智能等技术,以提高模拟实验的自动化和智能化水平。
典型环节模拟实验报告典型环节模拟实验报告引言:环节模拟实验是一种常见的教学方法,通过模拟真实环境中的情境,让学生在实践中学习并解决问题。
本次实验旨在模拟典型环节,通过实际操作和观察,探索环节中的关键因素和解决方案。
实验目的:1. 了解典型环节的特点和重要性;2. 掌握环节模拟实验的基本方法;3. 分析环节模拟实验中的关键因素和解决方案。
实验过程:本次实验以典型的生产线环节为例,模拟了一个汽车装配环节。
实验设备包括各类零部件、工具和装配线。
实验者需要按照指定的步骤和要求,将零部件组装成完整的汽车。
首先,实验者需要熟悉各类零部件的名称和功能。
在实验开始前,我们进行了一次简短的讲解,介绍了汽车装配环节中常见的零部件,如发动机、底盘、车身等,并解释了它们之间的关系和作用。
接下来,实验者开始进行实际操作。
他们按照指导手册上的步骤,逐步完成汽车的装配。
在实际操作中,我们发现了几个关键因素需要注意。
首先,零部件的质量和准确性对装配过程至关重要。
如果零部件存在缺陷或尺寸不准确,将会导致装配失败或汽车的性能受损。
因此,在实验中我们特别强调了零部件的质量控制和检查。
其次,团队合作是成功完成环节模拟实验的关键。
在汽车装配过程中,不同的零部件需要不同的操作和配合。
如果团队成员之间缺乏沟通和协作,将会导致装配错误或延误。
因此,我们鼓励实验者积极与团队成员交流,并分工合作,确保装配过程的顺利进行。
最后,时间管理也是环节模拟实验中需要注意的因素之一。
在实验中,我们设定了一个时间限制,要求实验者在规定时间内完成装配。
这是为了模拟真实生产环境中的时间压力,并培养实验者的时间管理能力。
在实验过程中,我们观察到一些实验者因为时间不足而匆忙操作,导致装配错误。
因此,我们强调了合理安排时间和提高工作效率的重要性。
实验结果:通过本次实验,我们得出了以下结论:1. 典型环节模拟实验是一种有效的教学方法,能够帮助学生理解和掌握环节的特点和重要性;2. 在环节模拟实验中,零部件的质量、团队合作和时间管理是关键因素;3. 通过实验者的实际操作和观察,可以发现和解决环节中的问题,并提出改进方案。
实验一 典型环节的模拟研究一.实验目的1.通过搭建典型环节模拟电路,熟悉并掌握自动控制综合实验台的使用方法。
2.通过对典型环节的软件仿真研究,熟悉并掌握ACES 软件的使用方法。
3.了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性,观察和分析各典型环节的响应曲线,掌握电路模拟和软件仿真研究方法。
二.实验内容1.搭建各种典型环节的模拟电路,观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线。
2.调节模拟电路参数,研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。
3.运行ACES 软件中的软件仿真功能,完成各典型环节阶跃特性的软件仿真研究,并与模拟电路观测的结果作比较。
三.实验步骤在实验中观测实验结果时,可选用普通示波器,也可选用本实验台上的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器,只要运行ACES 程序,选择菜单列表中的相应实验项目,再选择开始实验,就会打开虚拟示波器的界面,点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分。
1.观察比例环节的阶跃响应曲线 实验中所用到的功能区域:阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2。
典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示,比例环节的传递函数为:0()()i U s K U s图1-1-1典型比例环节模拟电路(1) 设置阶跃信号源:A .将阶跃信号区的选择开关拨至“0~5V ”;B .将阶跃信号区的“0~5V ”端子与实验电路A1的“IN13”端子相连接;C .按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0~5V ”端子产生阶跃信号。
(2) 搭建典型比例环节模拟电路:A .将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“IN23”端子相连接;B .按照图1-1-1选择拨动开关:K=1时:将A1的S6、S13拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置; K=0.5时:将A1的S6、S14拨至开的位置,将A2的S7、S11拨至开的位置。
(3) 连接虚拟示波器:将实验电路A2的“OUT2”与示波器通道CH1相连接。
控制系统的典型环节的模拟实验报告一、实验题目:控制系统的典型环节的模拟实验报告二、实验目的:1. 了解控制系统中的典型环节的特性;2. 学习如何模拟典型环节的动态响应;3. 分析和验证控制系统的稳态和动态特性。
三、实验设备和材料:计算机、MATLAB软件、控制系统模拟工具箱。
四、实验原理:控制系统在工程实践中常常包括传感器、执行器、控制器以及被控对象等多个环节。
典型环节主要包括惯性环节和一阶滞后环节。
1. 惯性环节:惯性环节指的是一种动态响应特性,常用一阶惯性环节来描述。
其传递函数表达式为:G(s) = K / (Ts + 1),其中K为增益,T为时间常数。
2. 一阶滞后环节:一阶滞后环节指的是一种静态响应特性,常用一阶滞后环节来描述。
其传递函数表达式为:G(s) = Ke^(-To s) / (Ts + 1),其中K为增益,To为滞后时间常数,T为时间常数。
五、实验步骤:1. 打开MATLAB软件,并导入控制系统模拟工具箱;2. 定义惯性环节的传递函数:G1 = tf([K],[T 1]);3. 定义一阶滞后环节的传递函数:G2 = tf([K*exp(-To)],[T 1]);4. 绘制惯性环节的阶跃响应曲线:step(G1);5. 绘制一阶滞后环节的阶跃响应曲线:step(G2);6. 根据实验结果,分析和比较两种环节的动态响应特性。
六、实验结果:1. 惯性环节的阶跃响应曲线呈现一定的超调和过渡时间,随着时间的增加逐渐趋于稳态;2. 一阶滞后环节的阶跃响应曲线较为平滑,没有显著的超调和过渡时间现象,但需要较长的调节时间才能达到稳态。
七、实验结论:控制系统中的典型环节具有不同的响应特性,惯性环节一般具有超调和过渡时间现象,而一阶滞后环节则响应相对平滑。
在实际应用中,可以根据具体的控制要求和实际环境选择适合的环节类型,以达到理想的控制效果。
八、实验心得:通过本次实验,我进一步了解了控制系统中的典型环节,学会了如何模拟和分析这些环节的特性。
典型环节的模拟研究实验总结一、引言随着科技的发展,模拟研究实验在各个领域得到了广泛应用。
在工程领域中,模拟研究实验可以帮助工程师们在设计和制造过程中发现问题,并提供相应的解决方案。
本文将围绕典型环节的模拟研究实验进行探讨,旨在总结其研究方法、实验结果以及对工程设计和制造的影响。
二、典型环节的模拟研究实验1. 实验对象本次模拟研究实验的对象为一个汽车制造厂商生产线上的焊接环节。
焊接是汽车生产线上非常重要的一环,直接关系到汽车质量和安全性。
因此,对焊接环节进行模拟研究实验具有重要意义。
2. 实验目标本次模拟研究实验旨在探讨以下问题:(1)焊接过程中温度变化对焊缝质量的影响;(2)不同焊接参数对焊缝质量的影响;(3)优化焊接参数以提高焊缝质量。
3. 实验方法本次模拟研究实验采用了有限元分析方法。
首先,根据焊接过程中的物理原理建立了一个三维模型。
然后,利用有限元分析软件对模型进行分析,得出焊接过程中温度变化和应力分布情况。
最后,根据分析结果对焊缝质量进行评估。
4. 实验结果经过模拟研究实验,得出以下结论:(1)焊接过程中温度变化对焊缝质量有重要影响。
当温度过高或过低时,会导致焊缝出现裂纹或变形。
(2)不同焊接参数对焊缝质量的影响较大。
例如,电流越大、电压越高、速度越快,则产生的热量也越大,但是如果参数设置不合理,则可能导致焊缝出现问题。
(3)通过优化焊接参数可以提高焊缝质量。
例如,在保证产生足够热量的前提下,适当降低速度和电流等参数可以减少应力集中并提高焊缝强度。
5. 实验影响本次模拟研究实验对汽车制造行业具有重要影响。
首先,在工程设计阶段,可以根据模拟研究实验的结果优化焊接参数,提高汽车焊缝质量和安全性。
其次,在制造过程中,可以利用模拟研究实验指导工人进行焊接操作,减少因操作不当而导致的问题发生。
最后,在质量检测环节中,可以根据模拟研究实验的结果制定相应的检测标准,提高汽车质量检测效率和准确性。
三、结论通过对典型环节的模拟研究实验进行总结,我们可以发现模拟研究实验在工程设计和制造中具有重要意义。
典型环节的模拟实验报告《典型环节的模拟实验报告》摘要:本实验旨在模拟典型环节中的一些重要过程,包括环节的构成、功能和影响因素。
通过模拟实验,我们得出了一些关于典型环节的重要结论,并对环节的优化提出了一些建议。
实验目的:1.模拟典型环节中的重要过程,包括构成、功能和影响因素。
2.探索环节中不同因素对其功能的影响。
3.提出环节优化的建议。
实验方法:1.选择典型环节进行模拟实验,包括环节的构成、功能和影响因素。
2.对环节中的不同因素进行控制和调节,观察其对环节功能的影响。
3.记录实验数据,并进行数据分析和结论总结。
实验结果:1.环节的构成对其功能有重要影响,不同构成会导致不同的功能表现。
2.环节的功能受到影响因素的调节,不同因素会对环节功能产生不同的影响。
3.通过实验数据分析,我们得出了一些关于典型环节的重要结论,并提出了环节优化的建议。
实验结论:1.典型环节的构成和功能是相互关联的,构成的改变会影响功能的表现。
2.环节的功能受到影响因素的调节,因素的合理调节可以优化环节的功能表现。
3.环节的优化需要综合考虑构成、功能和影响因素,通过合理的调节和控制,可以实现环节功能的最大化。
实验建议:1.对于典型环节的构成,需要根据功能需求进行合理设计和优化。
2.对环节中的影响因素,需要进行合理调节和控制,以实现环节功能的最大化。
3.在实际应用中,需要综合考虑构成、功能和影响因素,进行环节的优化设计和调节。
结语:通过本次实验,我们对典型环节的构成、功能和影响因素有了更深入的了解,为环节的优化提供了一些有益的思路和建议。
希望本实验能对相关领域的研究和应用产生一定的启发和帮助。
实验一典型环节的模拟研究及阶跃响应分析1、比例环节可知比例环节的传递函数为一个常数:当Kp 分别为,1,2时,输入幅值为的正向阶跃信号,理论上依次输出幅值为,,的反向阶跃信号。
实验中,输出信号依次为幅值为,,的反向阶跃信号,相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%.在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。
2、 积分环节积分环节传递函数为:〔1〕T=0.1(0.033)时,C=1μf(0.33μf),利用MATLAB ,模拟阶跃信号输入下的输出信号如图:与实验测得波形比较可知,实际与理论值较为吻合,理论上时的波形斜率近似为时的三倍,实际上为,在误差允许范围内可认为满足理论条件。
3、 惯性环节惯性环节传递函数为:K = R f /R 1,T = R f C,(1) 保持K = R f /R 1= 1不变,观测秒,秒〔既R 1 = 100K,C = 1μf ,μf 〕时的输出波形。
利用matlab 仿真得到理论波形如下:时t s 〔5%〕理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为:〔400-300〕/300=33.3%,读数误差较大。
K 理论值为1,实验值,相对误差为〔〕/2.28=7%与理论值较为接近。
时t s 〔5%〕理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为:〔40-30〕/30=33.3% 由于ts 较小,所以读数时误差较大。
K 理论值为1,实验值,相对误差为〔〕/2.28=7%与理论值较为接近(2) 保持T = R f s 不变,分别观测K = 1,2时的输出波形。
K=1时波形即为〔1〕中时波形K=2时,利用matlab 仿真得到如下结果:t s 〔5%〕理论值为300ms,实际测得t s =400ms相对误差为:〔400-300〕/300=33.3% 读数误差较大K 理论值为2,实验值, 相对误差为〔〕/2=5.7%if i o R RU U -=1TS K)s (R )s (C +-=与理论值较为接近。
课程称呼:统制表面乙指挥教授:结果:之阳早格格创做真验称呼:统制系统典型关节的模拟真验典型:共组教死姓名:一、真验手段战央供(必挖)二、真验真质战本理(必挖)三、主要仪器设备(必挖)四、支配要领战真验步调五、真验数据记录战处理六、真验截止与分解(必挖)七、计划、心得一、真验手段战央供1.认识超矮频扫描示波器的使用要领2.掌握用运搁组成统制系统典型关节的电子电路3.丈量典型关节的阶跃赞同直线4.铜饱哦是暗夜男相识典型关节中参数的变更对于输出动背本能的效率二、真验真质战本理以运算搁大器为核心元件,由其分歧的RC输进搜集战反馈搜集组成的百般典型关节,如下图所示.左图中不妨得到:由上式可供得有下列模拟电路组成的典型关节的传播函数及其单位阶跃赞同1.积分关节连交电路图如下图所示战第一个真验相共,电源为峰峰值为30V 的阶跃函数电源,运搁为LM358型号运搁.正在那次真验中,R2本去不出当前电路中,所以咱们不妨共时安排R1的值战C 的值去改变该传播函数的其余参量值.简直表白式为:式中:RC T =由表白式不妨绘出正在阶跃函数的激励下,电路所出现的阶跃赞同图像真验央供积分关节的传播函数需要达到(1)ss G 1)(1=(2)ss G 5.01)(2= 2.比率微分关节连交电路图如下图所示正在该电路中,真验器材战第一次真验与第二次真验稳定,R2仍旧牢固为1M 不改变.R1与C 并联之后与运算搁大器的背端贯串,R2交正在运搁的输出端战背输进端二端,起到了背反馈安排效率.简直表白式为: 式中,12R R K =,C R T 1= 由表白式不妨绘出正在阶跃函数的激励下,电路所出现的阶跃赞同图像真验央供惯性关节的传播函数需要达到(1)s s G +=2)(1(2)s s G 21)(2+=3.惯性关节连交电路图如图所示正在该图中,电源由统制表面电子模拟箱中的阶跃赞同电源去代替,电源的峰峰值为30V ;正在模拟电子箱中,运算搁大器采与LM358型号的运算搁大器.正在统制表面电子模拟箱中,R2是一个牢固值,牢固为1M Ω,所以咱们不妨安排R1战C 去改变阶跃赞同函数图像的其余参数.电阻R2战电容C 并联交进正在运搁的背输进端战输出端之间,起到了背反馈安排效率.简直导出式如下 式中,12R R K =,C R T 2= 由表白式不妨绘出正在阶跃函数的激励下,电路所出现的阶跃赞同图像真验央供惯性关节的传播函数需要达到(1)11)(1+=s s G (2)15.01)(2+=s s G 三、主要仪器设备1.统制表面电子模拟真验箱一台2.超矮频缓扫描示波器一台3.万用表一只四、支配要领战真验步调(1)依照电路本理图,将本质的电路图连交起去(2)根据真验央供的传播函数算出R 1与C 的值.正在真验1中,T=RC=1,所以与R 1=1M Ω,C=1μF ;正在真验2中,T=RC=0.5,所以与R1=1M ΩμF (由二个1μμF 的电容)(3)将示波器的二个表笔交进输出端战输进端(4)交通电源,按下按钮,瞅察正在阶跃函数的直流电源激励下,输出端的阶跃赞同.2.比率微分关节(1)依照电路本理图,将本质的电路图连交起去(2)根据真验央供的传播函数算出R2、R1与C的值.由于R2牢固为1MΩ,所以只可安排R1战C的值去完毕真验.正在真验1中,K=2,T=1,所以与R1=0.5,R2Ω,C=1/R1=2μF (由二个1MΩΩ的电阻,由二个1μF并联起去得到2μF的电容)正在真验2中,K=1,T=2,所以R1=R2=1MΩ,C=1μF(3)将示波器的二个表笔交进输出端战输进端(4)交通电源,按下按钮,瞅察正在阶跃函数的直流电源激励下,输出端的阶跃赞同.3.惯性关节(1)依照电路本理图,将本质的电路图连交起去(2)根据真验央供的传播函数算出R1、R2与C的值.真验箱中R2电阻牢固为1MΩ.正在真验1中,T=1,K=1,所以R1=R2=1MΩ,C=1μF;正在真验2中,T=0.5,K=1,所以R1=R2=1MΩμF(由二个1μμF 的电容)(3)将示波器的二个表笔交进输出端战输进端(4)交通电源,按下按钮,瞅察正在阶跃函数的直流电源激励下,输出端的阶跃赞同.五、真验数据记录战处理1.积分关节(1)s s G 1)(1=(2)s s G 5.01)(2=2. 比率积分关节(1)s s G +=2)(1(2)s s G 21)(2+=3. 惯性关节(2)15.01)(2+=s s G六、真验截止与分解1.真验截止分解(1)积分关节 ①s s G 1)(1=表面值:降高时间为15s ,输出电压为15V .本质值:输出电压为14.2V ,降高时间为13.0s.缺面为9.0%与5.3% ②s s G 5.01)(2=表面值:降高时间为7.5s ,输出电压为15V .本质值:输出电压为14.2V ,降高时间为7.32s.缺面为3.0%与5.3%(2)比率积分关节①s s G +=2)(1表面值:降高时间70ms ,降高电压15V本质值:降高时间72.0ms ,降高电压14.8V .缺面为2.8%战1.3%. ②s s G 21)(2+=表面值:降高时间140ms ,降高电压15V本质值:降高时间为132ms ,降高电压为14.2V .缺面为5.7%战5.3%(3)惯性关节 ①11)(1+=s s G 表面值:时间常数为1s ,降高时间为4s ,降高电压1V本质值:降高时间为3.02s ,降高电压为1.00V . ②15.01)(2+=s s G 表面值:时间常数为0.5s ,降高时间为2s ,降高电压1V本质值:降高时间为1.38V ,降高电压为1.00V .2.真验缺面分解(1)运算搁大器处事状态下本去不是理念状态,引导本质值战表面值出进较多.(2)示波器的读数时,采与了光标丈量的要领.用肉眼预计是可达到仄稳值,制成了一定的缺面.(3)惯性关节的缺面比较大,大概是咱们不等到储能式电容局部将电量真足搁出便启通了电源,继承了下一步真验,引导降高时间战表面值相比,缺面很大,以至出现了过失.(4)积分关节战比率积分关节的降高电压均不达到15V,本果大概是微弱电流正在较大电阻值上爆收了压落,进而使被测值与表面值存留缺面.(5)比率积分关节的输出电压达到宁静之后,出现了一定范畴内的动摇,使得波形非常搀纯.本果大概是果为电容正在不竭充电战搁电的历程中,制成了一定范畴内的阻僧震荡.3.真验思索题分解(1)用运搁模拟典型关节时,其传播函数真正在那二个假设条件下近似导出的?问:假定运搁具备理念的“真短”战“真断”个性;运搁的固态量为整,输进量、输出量战反馈量皆不妨用瞬时值表示其动背变更.(2)积分关节战惯性关节主要不共是什么?正在什么条件县,惯性关节不妨近似天视为积分关节?正在什么条件下,又不妨视为比率关节?问:惯性关节的个性是,当输进做阶跃变更时,输出旗号不克不迭坐刻达到稳态值,稳态输出以指数顺序变更,而级分关节,当输进为单位阶跃旗号的时间,输出为输进对于时间的积分,输出旗号随时间浮现直线删少,当t趋背于无贫大的时间,惯性关节不妨近似的视为积分关节,当趋于0的时间,惯性关节不妨近似的视为比率关节.(3)怎么样根据阶跃赞同的波形,决定积分关节战惯性关节的时间常数?问:用示波器的“时标”启闭测出渡过时间t.由公式T=t/4预计时间常数.七、计划、心得1.阶跃赞同的输进不宜过大,可则会烧坏运算搁大器.2.电容式储能元件,使用完之后一定要先对于其举止搁面处理,才搞举止下一次真验.3.波形瞅察终端会出现阻僧震荡,是电容充电战搁电的时间出现的情况.4.惯性关节的个性是,当输进x(t)做阶跃变更时间,输出y (t)不克不迭坐刻达到稳态值,瞬态输出以指数顺序变更.二积分关节,当输进为单位阶跃旗号的额时间,输出为输进对于时间的积分,输出波形随时间浮现删少.5.当t趋背于无贫大时(s趋近于0),惯性关节不妨近似视为积分关节;当t趋近于0(s趋近于无贫大)时,惯性关节课近似视为比率关节.6.通过本次真验,将课上教过的表面分解战真验历程战截止分解稀切的分离正在所有,正在明白了何如真止积分关节、比率微分关节战惯性关节的电路的共时,也充分明白传播函数正在电路系统的统制关节核心的要害性.那次真验虽然很简朴,但是却对于咱们以去的统制表面真验挨下了前提.。
自动控制理论实验实验一典型环节的模拟研究一、实验目的:1.了解并掌握ACS教学实验系统的模拟电路的使用方法,掌握典型环节模拟电路的构成方法,从而培养学生的实验技能。
2.熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验要求:1.观察各种典型环节的阶跃响应曲线。
2.观察参数变化对典型环节阶跃响应的影响。
三、实验设备:1.ACS教学实验系统一台2.计算机一台3.万用表一块四、实验原理及电路:实验原理是合理的运用运算放大器本身所具有的基本特性(开环增益高、输入阻抗大、输出阻抗小等)用不同的电阻、电容组成不同的反馈网络来模拟各种典型环节。
典型环节方框图及其模拟电路如下:1.比例(P)环节其方块图1—1A所示。
其传递函数为:(1-1)1-1B所示,(1-2)2)得:1RR(1-3)1-1)得S所以输出响应为:KtU=)((t≥0)(1-4)其输出波形如图1-1C。
图1-1C比例环节输出波形典型线性环节的模拟研究2. 积分(I )环节其方块图如图1-2A 所示。
其传递函数为:(1-5)所示。
(1-6)(1-7) )(1)(t S U i =1-5)得到21TS -= t Tt U 1)(0-=(1-8) 其输出波形如图1-2C 所示。
3. 比例积分(PI )环节其方块图如图1-3A 所示。
其传递函数为:)1()()(0TSK S U S U i +-=(1-9)比例积分环节得模拟电路如图1-3B 所示。
其传递函数为:)1(1)()(001010CSR R R CS R CS R S U S U i +-=+-=(1-10)比较式(1-9)和(1-10)得:⎪⎩⎪⎨⎧==CR T R R K 001(1-11) S o U 1)(-=图1-3A 比例积分环节方块图图1-2C 积分环节输出响应其传递函数为:)1()(0TS K S U +=(1-13))11()(321210210+∙++-=CS R R R R S U i (1-14)考虑到R 3≤R 1、R 2,所以)1()()(21210210CS R R R R R R R S U S U i +++-≈ (1-15)比较式(1-13)和(1-15)得图1-4A 比例微分环节方块图图1-3C 比例积分环节输出响应典型线性环节的模拟研究⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∙+=+=C R R R R T R R R K 2121021(1-16) 当输入为阶跃信号,即)(1)(t t U i =时,SS U 1)(=,则由式(1-13)得到:)()1)1(()(0KT SKS TS K t U +-=∙+-=所以输出响应为:))(()(0K t KT t U +-=δ(1-17)式中)(t δ为单位脉冲函数。
典型环节的模拟研究-实验报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:第三章 自动控制原理实验3.1 线性系统的时域分析 3.1.1典型环节的模拟研究一. 实验目的1. 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式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.典型环节的结构图及传递函数方 框 图传递函数比例(P ) K (S)U (S)U (S)G i O ==积分 (I )TS1(S)U (S)U (S)G i O ==比例积分 (PI ))TS11(K (S)U (S)U (S)G i O +==比例微分 (PD ) )TS 1(K (S)U (S)U (S)G i O +==惯性环节 (T )TS1K (S)U (S)U (S)G i O +==比例积分微分(PID )ST K ST K K (S)U (S)U (S)G d p i p p i O ++==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.。
改变被测环节的各项电路参数,画出模拟电路图,阶跃响应曲线,观测结果,填入实验报告运行LABACT 程序,选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器(B3)单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分。
1).观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数:01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ; 单位阶跃响应: K )t (U =实验步骤:注:‘S ST ’用短路套短接!(1)将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT ),作为系统的信号输入(Ui );该信号为零输出时,将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
② 量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度>1秒(D1单元左显示)。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V (D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:按图3-1-1安置短路套及测孔联线,表如下。
(a )安置短路套 (b )测孔联线模块号 跨接座号 1 A5 S4,S12 2B5‘S-ST ’(3)运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面,点击开始,按下信号发生器(B1)阶跃信号按钮(0→+4V 阶跃),观测A5B 输出端(Uo )的实际响应曲线Uo (t )见图3-1-2。
示波器的截图详见虚拟示波器的使用。
图3-1-2 比例环节阶跃响应曲线图 图3-1-3 惯性环节阶跃响应曲线实验报告要求:按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数,观测结果,填入实验报告。
R0R1输入Ui比例系数K 计算值测量值1 信号输入(Ui ) B5(OUT )→A5(H1) 2示波器联接×1档A6(OUT )→B3(CH1)3 B5(OUT )→B3(CH2)200K 100K 4V 0.5 0.51 200K 4V 1 1.0250K 100K 2V 2 1.93 200K 1V 4 4.06R0=200K ,R1=100K ,Ui=4vR0=200K , R1=200K ,Ui=4vR0=50K , R1=100K ,Ui=2vR0=50K , R1=200K ,Ui=1v2).观察惯性环节的阶跃响应曲线典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。
图3-1-4 典型惯性环节模拟电路传递函数:C R T R R K TSKU U G i O 1011(S)(S)(S)==+== 单位阶跃响应:)1()(0Tt eK t U --=实验步骤:注:‘S ST ’用短路套短接!(1)将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT ),作为系统的信号输入(Ui );该信号为零输出时,将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
② 量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度>1秒(D1单元左显示)。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V (D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:按图3-1-4安置短路套及测孔联线,表如下。
(a )安置短路套 (b )测孔联线模块号 跨接座号 1 A5 S4,S6,S10 2B5‘S-ST ’(3)运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面,点击开始,按下信号发生器(B1)阶跃信号按钮时(0→+4V 阶跃),等待完整波形出来后,移动虚拟示波器横游标到输出稳态值×0.632处,,得到与输出曲线的交点,再移动虚拟示波器两根纵游标,从阶跃开始到输出曲线的交点,量得惯性环节模拟电路时间常数T 。
A5B 输出端响应曲线Uo(t )见图3-1-3。
示波器的截图详见虚拟示波器的使用。
实验报告要求:按下表改变图3-1-4所示的被测系统时间常数及比例系数,观测结果,填入实验报告。
R0 R1 C 输入Ui比例系数K 惯性常数T 计算值测量值 计算值 测量值200K 200K 1u 4V 1 1.015 0.2 0.22 2u 1 1.015 0.4 0.41 50K100K 1u2V 2 2.032 0.1 0.11 200K1V44.0630.20.201 信号输入(Ui ) B5(OUT )→A5(H1)2 示波器联接 ×1档A5B (OUTB )→B3(CH1) 3B5(OUT )→B3(CH2)R0=200K , R1=200K ,Ui=4v, C=1uR0=200K , R1=200K ,Ui=4v, C=2uR0=50K , R1=100K ,Ui=2v, C=1uR0=50K , R1=200K ,Ui=1v, C=1u3).观察积分环节的阶跃响应曲线典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。
图3-1-5 典型积分环节模拟电路传递函数:C R T TSU U G i i O 01(S)(S)(S)=== 单位阶跃响应:t Ti1)(t U 0=实验步骤:注:‘S ST ’用短路套短接!(1)为了避免积分饱和,将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT ),代替信号发生器(B1)中的人工阶跃输出作为系统的信号输入(Ui );该信号为零输出时,将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
② 量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度>1秒(D1单元左显示)。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 1V (D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:按图3-1-5安置短路套及测孔联线,表如下。
(a )安置短路套 (b )测孔联线(3)运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面,点击开始,等待完整波形出来后,点击停止,移动虚拟示波器横游标到0V 处,再移动另一根横游标到ΔV=1V (与输入相等)处,得到与输出曲线的交点,再移动虚拟示波器两根纵游标,从阶跃开始到输出曲线的交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti 。
A5B 输出响应曲线Uo(t)见图3-1-6。
示波器的截图详见虚拟示波器的使用。
图3-1-6 积分环节响应曲线 图3-1-7 比例积分环节响应曲线 实验报告要求:按下表改变图3-1-5所示的被测系统时间常数,观测结果,填入实验报告。
R0 C 输入Ui积分常数Ti 计算值 测量值 200K 1u 1V 0.2 0.20 2u 0.4 0.42 100K1u 0.1 0.10 2u0.20.201 信号输入(Ui ) B5(OUT )→A5(H1)2 示波器联接 ×1档 A5B (OUTB )→B3(CH1)3 B5(OUT )→B3(CH2) 模块号 跨接座号1 A5 S4,S102 B5 ‘S-ST ’R0=200K, C=1u, Ui=1vR0=200K, C=2u, Ui=1vR0=100K, C=1u,Ui=1vR0=100K, C=2u, Ui=1v4).观察比例积分环节的阶跃响应曲线 典型比例积分环节模拟电路如图3-1-8所示.。
图3-1-8 典型比例积分环节模拟电路传递函数:C R T R R K TiSK U U G i i O 101)11((S)(S)(S)==+== 单位阶跃响应:)(t T11K )t (U O += 实验步骤:注:‘S ST ’用短路套短接!(1)将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT ),作为系统的信号输入(Ui );该信号为零输出时将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中‘矩形波’(矩形波指示灯亮)。
②量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度>1秒(D1单元左显示)。
(注:为了使在积分电容上积分的电荷充分放掉,锁零时间应足够大,即矩形波的零输出宽度时间足够长! “量程选择”开关置于下档时,其零输出宽度恒保持为2秒!) ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压 = 1V (D1单元右显示)。
(2)构造模拟电路:按图3-1-8安置短路套及测孔联线,表如下。
(a )安置短路套 (b )测孔联线(3)运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面,点击开始,等待完整波形出来后,点击停止。
移动虚拟示波器横游标到输入电压×比例系数K 处,再移动另一根横游标到(输入电压×比例系数K ×2)处,得到与积分曲线的两个交点。
再分别移动示波器两根纵游标到积分曲线的两个交点,量得积分环节模拟电路时间常数Ti 。
典型比例积分环节模拟电路A5B 输出响应曲线Uo(t)见图3-1-7 。
示波器的截图详见虚拟示波器的使用。
实验报告要求:按下表改变图3-1-8所示的被测系统时间常数及比例系数,观测结果,填入实验报告。
模块号 跨接座号1 A5 S4,S82 B5 ‘S-ST ’1 信号输入(Ui ) B5(OUT )→A5(H1)2 示波器联接 ×1档 A5B (OUTB )→B3(CH1)3 B5(OUT )→B3(CH2) R0 R1C 输入Ui比例系数K 积分常数Ti 计算值 测量值计算值测量值200K200K1u 1V 1 0.2 2u 1 0.4 100K1u 2 0.2 2u20.4R0=200K, R1=200K C=1u, Ui=1vR0=200K, R1=200K C=2u, Ui=1vR0=100K, R1=200K C=1u, Ui=1vR0=100K, R1=200K C=2u, Ui=1v5).观察比例微分环节的阶跃响应曲线为了便于观察比例微分的阶跃响应曲线,本实验增加了一个小惯性环节,其模拟电路如图3-1-9所示。