实验一 典型环节的模拟研究
一． 实验目的
1． 了解并掌握TDN－AC型自动控制原理教学实验系统的使用方法，掌握典型环节模拟电路的构成方法，培养学生实验技能。 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． 实验仪器
1． TND－AC型自动控制原理教学实验系统一台。 2． 超低频双线示波器一台。 3． 万用表一块。
三． 实验内容及步骤 （一） 阶跃信号的产生：
采用图1－1所示电路，由“单脉冲单元”（U13 SP）及“电位器单元”（U14 P）组成。
图1－1
在U13 SP单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2
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插针用排线接至U14 P单元的X插针；在U14 P单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Y端输出信号。
（二） 比例（P）环节
1． 按图1－2接好线路。
2． 将模拟电路输入端（Ui）与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端（UO）接至示波器。
图1－2
3． R0=200K，分别取R1=100K，200K各值，按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线UO（t），且将结果记下。 4． 用万用表测量输入、输出电压的稳态值，验证UO=
R0 200K （三）积分（I）环节
R1 100K 200K R1R0Ui。
示波器观测值（格数） Ui UO UUOi理论计算 UUOi=R1R0 0.5 1 1．按图1－3接好线路。
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图1－3
2．将模拟电路输入端（Ui）与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路
的输出端（UO）接至示波器。
3 R0=200K，分别取C=1μF，2μF各值，按下按钮（或松开按钮）
H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线UO（t），并将结果记下。验证 UO（t）=
1R0Ct =1t
T4 测量积分时间T：先在荧光屏上读出积分时间T所占的格数，
再合
上示波器时标开关，由时标算出T，验证所测积分时间是否与理论计算相符。
计算值R0 C T=R0C 1μF 200K 2μF
（四）惯性（T）环节
1．按图1－4接好线路。
实验值
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图1－4
2．．R0=200K，R1=200K，分别取C=1μF，2μF各值，按下按
钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线UO（t），并将结果记下。验证 UO（t）=
R1R0（1－ｅ
－
tR1C）
3．测定时间常数T的方法：用示波器的“时标”开关测出过渡过程时间t（即98%UO时的时间），由公式T = t/4计算时间常数，将理论计算值T=R1C与实验测得值T = t/4进行比较。
R0=200K，R1=200K C 1μF 计算值T=R1C 实验值T = t/4 UO波形 2μF
（五）比例积分（PI）环节 1．按图1－5接好线路。
2．R0=200K，R1=200K，分别取C=1μF，2μF各值，按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线UO（t），并将结果记下。验证 UO（t）=
R1R0+
1R0Ct = K+1t
T
图1－5
R0=200K，R1=200K C 1μF - 4 -
UO波形
（六）比例微分（PD）环节 1．按图1－6接好线路。
图1－6
R0=10K，R2=10K，C=1μF，R3=200 R1 UO波形
10K 20K 2．R0=10K，R2=10K，C=1μF，R3=200，分别取R1=10K，20K各值，按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线
UO（t），并将结果记下。验证 UO（t）=（七）比例积分微分（PID）环节 1．按图1－7接好线路。
R1?R2R0+
R1R2R0R3?tR3Ce
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文锋主编自动控制理论课件shiyan - 图文
