自控實驗報告一 典型環(huán)節(jié)的時域響應(yīng)

1、實驗一 典型環(huán)節(jié)的時域響應(yīng)一、實驗?zāi)康?1熟悉并掌握 TD-ACC+(或 TD-ACS)設(shè)備的使用方法及各典型環(huán)節(jié)模擬電路的構(gòu)成方法。 2熟悉各種典型環(huán)節(jié)的理想階躍響應(yīng)曲線和實際階躍響應(yīng)曲線，對比差異、分析原因。 3了解參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。 二、實驗設(shè)備 PC 機一臺，TD-ACC+(或 TD-ACS)實驗系統(tǒng)一套。三、 實驗原理及內(nèi)容 下面列出各典型環(huán)節(jié)的方框圖、傳遞函數(shù)、模擬電路圖、階躍響應(yīng)，實驗前應(yīng)熟悉了解。1比例環(huán)節(jié) (P) (1) 方框圖：如圖 1.1-1 所示。(2) 傳遞函數(shù)：Uo(s)Ui(s)=K(3) 階躍響應(yīng)：Uot=K t0 其中 K=R1Ro(4) 模擬

2、電路圖：如圖 1.1-2 所示。注意：圖中運算放大器的正相輸入端已經(jīng)對地接了 100K 的電阻，實驗中不需要再接。以后 的實驗中用到的運放也如此。(5) 理想與實際階躍響應(yīng)對照曲線： 取 R0 = 200K；R1 = 100K。 取 R0 = 200K；R1 = 200K。2積分環(huán)節(jié) (I) (1) 方框圖：如右圖 1.1-3 所示。(2) 傳遞函數(shù)：Uo(s)Ui(s)=1TS (3) 階躍響應(yīng)：Uot=1Tt t0 其中 T=R0C(4) 模擬電路圖：如圖 1.1-4 所示。(5) 理想與實際階躍響應(yīng)曲線對照： 取 R0 = 200K；C = 1uF。 取 R0 = 200K；C = 2u

3、F。3比例積分環(huán)節(jié) (PI) (1) 方框圖：如圖 1.1-5 所示。(2) 傳遞函數(shù)：Uo(s)Ui(s)=k+1TS(3) 階躍響應(yīng)：Uot=k+1Tt t0 其中 K=R1Ro T=R0C(4) 模擬電路圖：如圖 1.1-6 所示。(5) 理想與實際階躍響應(yīng)曲線對照： 取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 取 R0=R1=200K；C=2uF。4慣性環(huán)節(jié) (T) (1) 方框圖：如圖 1.1-7 所示。(2) 傳遞函數(shù)：Uo(s)Ui(s)=KTS(3) 模擬電路圖：如圖 1.1-8 所示。(4) 階躍響應(yīng)：U0t=K1-e-tT , 其中 K=R1Ro T=R1C(5)

4、理想與實際階躍響應(yīng)曲線對照： 取 R0=R1=200K；C=1uF。 取 R0=R1=200K；C=2uF。5比例微分環(huán)節(jié) (PD) (1) 方框圖：如圖 1.1-9 所示。(2) 傳遞函數(shù)：Uo(s)Ui(s)=(1+TS1+S)(3) 階躍響應(yīng)：U0t=KTt+K其中K=R1+R2R0,T=R1R2R1+R2+ R3C， =R3C, d(t) 為單位脈沖函數(shù)，這是一個面 積為的脈沖函數(shù)，脈沖寬度為零，幅值為無窮大，在實際中是得不到的。(4)模擬電路圖：如圖 1.1-10 所示。(5) 理想與實際階躍響應(yīng)曲線對照： 取 R0 = R2 = 100K，R3 = 10K，C = 1uF；R1 =

5、 100K。 取 R0=R2=100K，R3=10K，C=1uF；R1=200K。6比例積分微分環(huán)節(jié) (PID) (1) 方框圖：如圖 1.1-11 所示。(2) 傳遞函數(shù)：u0(s)ui(s)=kp+1Tis+Tds(3)階躍響應(yīng)：U0t=Tdt+Kp+1Tit其中t為單位脈沖函數(shù)，Kp=R1Ro;Ti=RoC1;Td=R1R2C2R0(4) 模擬電路圖：如圖 1.1-12 所示。(5) 理想與實際階躍響應(yīng)曲線對照： 取 R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；R1 = 100K。 取 R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1

6、uF；R1 = 200K。四、實驗步驟 1. 按 1.1.3 節(jié)中所列舉的比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖將線接好。檢查無誤后開啟設(shè)備電源。 2. 將信號源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接。由于每個運放單元均 設(shè)臵了鎖零場效應(yīng)管，所以運放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻 電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為 1V，周期為 10s 左右。 3. 將 2 中的方波信號加至環(huán)節(jié)的輸入端 Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表筆分別監(jiān)測 模擬電路的輸入 Ui 端和輸出 U0 端，觀測輸出端的實際響應(yīng)曲線 U0(t)，記錄實驗波形及結(jié)果。 4. 改變幾組參數(shù)，重新觀測結(jié)果。 5. 用同樣的方法分別搭接積分環(huán)節(jié)、比例積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)