控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的模擬

-.z.本科實驗報告課程名稱：自動控制原理實驗**：學(xué)院(系)：專業(yè)：控制**：指導(dǎo)教師：大學(xué)實驗報告實驗工程名稱：控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的模擬同組學(xué)生：實驗地點：月牙樓301實驗日期：一、實驗?zāi)康?)熟悉超低頻掃描示波器的使用方法2)掌握用運放組成控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的電子電路3)測量典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線4)通過實驗了解典型環(huán)節(jié)中參數(shù)的變化對輸出動態(tài)性能的影響二、實驗儀器1)控制理論電子模擬實驗箱一臺2)超低頻慢掃描示波器一臺3)萬用表一只三、實驗原理以運算放大器為核心原件，由其不同的R-C輸入網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)組成的各種典型環(huán)節(jié)1)比例環(huán)節(jié)2)慣性環(huán)節(jié)3)積分環(huán)節(jié)4)比例微分環(huán)節(jié)〔PD〕5)比例積分環(huán)節(jié)四、按所設(shè)計的電路原理圖接線，并在各電路的輸入端輸入階躍信號，在電路的輸出端觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)的輸出波形?！?〕比例電路波形圖G(s)=1G(s)=2(2)慣性環(huán)節(jié)，G1(s)=1/(s+1)G(s)=1/〔0.5s+1〕3)積分環(huán)節(jié)G(s)=1/sG(s)=1/(0.5s)(4)比例微分G(s)=2+sG(s)=1+2s5)比例積分環(huán)節(jié)〔PI〕G(s)=1+1/sG(s)=2〔1+1/2s〕1、比例環(huán)節(jié)：輸出量不失真，無慣性地跟著輸入量變化，而且兩者成比例關(guān)系；2、慣性環(huán)節(jié)：由于慣性環(huán)節(jié)中含有一個儲能原件，當(dāng)輸入量突然變化時，輸出量不能跟著變化，而是按指數(shù)規(guī)律變化；3、積分環(huán)節(jié)：只要有一個恒定的輸入量作用于積分環(huán)節(jié)，其輸出量就與時間成正比地?zé)o限增加。(輸出量取決于輸入量對時間的積累,輸入量作用一段時間后,即使輸入量變化,輸出量仍會保持在已到達的數(shù)值)；4、微分環(huán)節(jié)：理想微分環(huán)節(jié)的輸出與輸入量的變化速度成正比，在階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)為一理想脈沖〔實際上無法實現(xiàn)〕。五、實驗思考題1、用運算放大器模擬典型環(huán)節(jié)時，其傳遞函數(shù)是在哪兩個假設(shè)條件下近似導(dǎo)出來的.答：①假定運放具有理想特性，即滿足“虛短〞“虛斷〞特性②運放的靜態(tài)量為零，個輸入量、輸出量和反應(yīng)量都可以用瞬時值表示其動態(tài)變化。2、積分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的主要差異是什么.在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié).在什么條件下，又可以視為比例環(huán)節(jié).答：慣性環(huán)節(jié)的特點是，當(dāng)輸入*(t)作階躍變化時，輸出y(t)不能立刻到達穩(wěn)態(tài)值，瞬態(tài)輸出以指數(shù)規(guī)律變化。而積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸入為單位階躍信號時，輸出為輸入對時間的積分，輸出y(t)隨時間呈直線增長。當(dāng)t趨于無窮大時，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)，當(dāng)t趨于0時，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)3、如何根據(jù)階躍響應(yīng)的波形，確定積分環(huán)節(jié)