1、控制系統典型環節與系統的模擬一、實驗目的1. 掌握控制系統中各典型環節的電路模擬及其參數的測定方法。2. 測量典型環節的階躍響應曲線，了解參數變化對環節輸出性能的影響。二、實驗設備1.TKKL-1 控制理論實驗箱 1臺2.TDS1001B數字存儲示波器 1臺3. 臺式計算機4. U盤1只三、實驗原理1. 以運算放大器為核心，由其不同的輸入R-C網絡和反饋 R-C網絡構成控制系統的各種典型環節，用數字存儲示波器測量各環節的階躍響應曲線。2. 操作過程注意事項。A、接通 TKKL-1實驗箱的電源總開關。B、接通 TKKL-1實驗箱上的直流電源開關。C、接通 TKKL-1實驗箱上的階躍信號發生器電源

2、開關。D、電位器順時針調節時電阻值增大。E、示波器探頭接地端要與實驗箱的地端牢固連接。四、實驗內容1. 分別畫出比例、積分、慣性、微分和振蕩環節的電路原理圖。2. 按所設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 錄其單位階躍響應的輸出波形。比例環節G1(S)=1 和 G2(S)=2積分環節G1(S)=1/(S+1) 和 G2(S)=1/(0.51S+1)(SL9 0)/L=(S)S9 吐 S/L=(S)L9UU EL-iPH-WL H MOTS EH3占OH 十 imLM3 *LM) - SOrf Hd0iO *1T MQLMOig=MlHOLAjmk-

3、Z CH3as ceiPAKOIH叫 F N1=M軸 PlfQA XUWk H 皿吧?H) AOOl+l-HJ?mhoQLH3S(JWQO ；SOd h：lHOL ESiOLL-iPh-2CSOOL NAOOl EH3KOIHOtQ 覘創囂蚩LH3PIO PUF 耳01 百二MIHOLA 0SI0LEH1PH-ZCAAJO Ofr- Z CH3WL HAOOL EHD AOOLma畀酉淞 F1I0AXOL玉駕4/陶創粵卑m匙LH3皿84 ：叫R1=100K, R2=1M, R3=100K, R4=100K, R5=1M, R6=100K, C1=1uF, C2=1uFR1=100K, R2=1

4、M, R3=100K, R4=100K, R5=1M, R6=100K, C1=2uF, C2=1uF 微分環節G(s)=410(1+0.02S)/200五、思考題1. 用運算放大器模擬典型環節時，其傳遞函數是在哪兩個假設條件下近似導出來的？ 答：假定運放具有理想特性，即滿足“虛短” “虛斷”特性。運放的靜態量為零，輸入量、輸出量和反饋量都可以用瞬時值表示其動態變化。2. 積分環節與慣性環節的主要差別是什么？在什么條件下，慣性環節可以近似地視為積分環 節？在什么條件下，又可以視為比例環節？答：慣性環節的特點是，當輸入 x(t)作階躍變化時，輸出 y(t) 不能立刻達到穩態值，瞬態輸出以 指數規律變化。而積分環節，當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 t趨于無窮大時，慣性環節可以近似地視為積分環節，當t趨于 0時，慣性環節可以近似地視為比例環節。3. 如何根據階躍響應的波形，確定積分環節和慣性環節的時間常數。 答：用示波器的“時標”開關測出過渡過程時間t，即98%U 0時的時間，由公式 T = t/4計算時間常。六、實驗心得 通過該實驗的學習，進一步熟悉對電路的連接，熟悉了數字存儲示波器的