2015年度自控实验报告(完整编辑含数据)(西电自动化专业)

自动控制原理实验报告

课程编号：ME3121023 专业 自动化 班级 1304031 姓名 XXX 学号 1304XXXXXX 实验时间： 2015年12月

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一、 实验目的和要求：

通过自动控制原理实验牢固地掌握《自动控制原理》课的基本分析方法和实验测试手段。能应用运算放大器建立各种控制系统的数学模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和参数之间的基本关系。通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚实的基础。 二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明

自动控制实验系统 一套

计算机 （已安装虚拟测量软件） 一台 椎体连接线 18根

实验一 线性典型环节实验

（一）、实验目的：

1、 了解相似性原理的基本概念。

2、 掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。 3、 掌握各类典型环节的输入和输出时域关系（时域数学模型）及相应传递函数的表达形

式，熟悉各典型环节的参数（K、T）。 4、 学会时域法测量典型环节参数的方法。

（二）、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，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。

（三）、实验要求：

1、 仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使用说明书。

2、 做好预习，根据实验内容中的原理图及相应参数，写出其传递函数的表达式，并计算

各典型环节的时域输出响应（时域数学模型）和相应参数（K、T）。 3、分别画出各典型环节的阶跃响应理论波形。

5、输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数，并记录。 （四）、实验原理：

实验原理及实验设计：

1． 比例环节：

图1-1 比例环节实验原理图

传递函数：G(S)?UO(S)?K

Ui(S),.

比例系数：K?R?2

R1阶跃信号输入，时域输出响应：u0(t)=2????(t) Ui-Uo的时域响应理论波形：

图1-2 比例环节单位阶跃响应图

2． 惯性环节：

图1-3 惯性环节实验原理图

传递函数：G(S)?UO(S)?Ui(S)K 1?TS比例系数：K?R? 1

R1时常数：T=R1C=0.1

阶跃信号输入，时域输出响应：u0(t)=(1-???10??)ε(t) Ui-Uo的时域响应理论波形：

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图1-4 惯性环节单位阶跃响应图

3．积分环节：

图1-5 积分环节实验原理图

传递函数：G(S)?UO(S)?1

Ui(S)TS时常数：T=R1C=0.1

阶跃信号输入，时域输出响应：u0(t)=10????(t) Ui-Uo的时域响应理论波形：

图1-6 积分环节单位阶跃响应图

4．比例积分环节：

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图1-7 比例积分环节实验原理图

传递函数：G(S)?UO(S)?K(1?1)

Ui(S)TS比例系数：K?R? 1

R1时常数：T=RC=0.1

阶跃信号输入，时域输出响应：u0(t)=(1+10t)ε(t) Ui-Uo的时域响应理论波形：

图1-8 比例积分环节单位阶跃响应图

5．比例微分环节：

图1-9 比例微分环节实验原理图

传递函数：G(S)?UO(S)?K(1?TS)

Ui(S)