1、-大學實驗報告學生：黃佐財 學 號： 6100308118 專業班級：電力系統082班實驗類型： 驗證 綜合 設計 創新 實驗日期： 實驗成績：一、實驗工程名稱：典型環節的模擬研究二、實驗要求1 了解和掌握各典型環節模擬電路的構成方法、傳遞函數表達式及輸出時域函數表達式2 觀察和分析各典型環節的階躍響應曲線，了解各項電路參數對典型環節動態特性的影響三、主要儀器設備及耗材1計算機一臺Windows *P操作系統2AEDK-labACT自動控制理論教學實驗系統一套3LabACT6_08軟件一套四、實驗容和步驟1)觀察比例環節的階躍響應曲線典型比例環節模擬電路如圖3-1-1所示1用信號發生器B1的階

2、躍信號輸出和幅度控制電位器構造輸入信號Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開關撥下GND，右邊K4 開關撥下0/+5V階躍。階躍信號輸出B1的Y 測孔調整為4V調節方法：按下信號發生器B1階躍信號按鈕，L9 燈亮，調節電位器，用萬用表測量Y 測孔。2構造模擬電路：按圖3-1-1安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，按下信號發生器B1階躍信號按鈕0+4V 階躍，用示波器觀測A6 輸出端Uo的實際響應曲線Uot。改變比例系數改變運算模擬單元A1 的反響電阻R1，重新觀測結果，填入實驗報告。2)觀察慣性環節的階

3、躍響應曲線典型慣性環節模擬電路如圖3-1-4所示。1用信號發生器B1的階躍信號輸出和幅度控制電位器構造輸入信號Ui：B1單元中電位器的左邊K3 開關撥下GND，右邊K4 開關撥下0/+5V階躍。階躍信號輸出B1的Y 測孔調整為4V調節方法：按下信號發生器B1階躍信號按鈕，L9 燈亮，調節電位器，用萬用表測量Y 測孔。2構造模擬電路：按圖3-1-4安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，按下信號發生器B1階躍信號按鈕時0+4V階躍，等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到4V

4、輸入×0.632處，得到與慣性的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開場到曲線的交點，量得慣性環節模擬電路時間常數T。A6 輸出端Uo的實際響應曲線Uot。改變時間常數及比例系數分別改變運算模擬單元A1 的反響電阻R1 和反響電容C，重新觀測結果，填入實驗報告。3)觀察積分環節的階躍響應曲線典型積分環節模擬電路如圖3-1-5 所示。1為了防止積分飽和，將函數發生器B5所產生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發生器B1中的人工階躍輸出作為系統的信號輸入Ui；該信號為零輸出時，將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開

5、關S2置下檔，調節“設定電位器1，使之矩形波寬度1 秒左右D1 單元左顯示。調節B5單元的“矩形波調幅電位器使矩形波輸出電壓= 1VD1單元右顯示。2構造模擬電路：按圖3-1-5安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，調節調寬電位器使寬度從0.3秒開場調到積分輸出在虛擬示波器頂端即積分輸出電壓接近+5V為止。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到0V 處，再移動另一根橫游標到V=1V與輸入相等處，得到與積分的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開場到曲線的交點

6、，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。A6 輸出端Uo的實際響應曲線Uot。改變時間常數分別改變運算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結果，填入實驗報告。3運行、觀察、記錄：注：CH1 選×1檔。時間量程選×1檔翻開虛擬示波器的界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo，調節調寬電位器使寬度從0.3秒開場調到積分輸出在虛擬示波器頂端即積分輸出電壓接近+5V為止。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到0V 處，再移動另一根橫游標到V=1V與輸入相等處，得到與積分的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開場到曲線的交點，量得積分環節模擬電路時間常數T

7、i。A6 輸出端Uo的實際響應曲線Uot。改變時間常數分別改變運算模擬單元A1 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結果，填入實驗報告。可將運算模擬單元A1 的輸入電阻的短路套S4去掉，將可變元件庫A11中的可變電阻跨接到A1 單元的H1 和IN 測孔上，調整可變電阻繼續實驗。4)觀察比例積分環節的階躍響應曲線典型比例積分環節模擬電路如圖3-1-8所示.。1為了防止積分飽和，將函數發生器B5所產生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發生器B1中的人工階躍輸出作為系統的信號輸入Ui；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇

8、開關S2置下檔，調節“設定電位器1，使之矩形波寬度1 秒秒左右D1單元左顯示。調節B5單元的“矩形波調幅電位器使矩形波輸出電壓= 1VD1 單元右顯示。2構造模擬電路：按圖3-1-8安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：注：CH1選×1檔。時間量程調選×1檔翻開虛擬示波器的單跡界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo。待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到1V與輸入相等處，再移動另一根橫游標到V=Kp×輸入電壓處，得到與積分曲線的兩個交點。再分別移動示波器兩根縱游標到積分曲線的兩個交點，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。改變時間常數及比例系數分別改變運算

9、模擬單元A5 的輸入電阻Ro和反響電容C，重新觀測結果，填入實驗報告。5)觀察比例微分環節的階躍響應曲線典型比例微分環節模擬電路如圖3-1-9所示。1將函數發生器B5單元的矩形波輸出作為系統輸入R。連續的正輸出寬度足夠大的階躍信號)在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開關S2置下檔，調節“設定電位器1，使之矩形波寬度1 秒左右D1 單元左顯示。調節B5單元的“矩形波調幅電位器使矩形波輸出電壓= 0.5VD1單元右顯示。2構造模擬電路：按圖3-1-9安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：CH1 選×1檔。時間量程選4檔。翻開虛擬示波器的界面

10、，點擊開場，用示波器觀測系統的A6 輸出端Uo，響應曲線見圖3-1-10。等待完整波形出來后，把最高端電壓4.77V減去穩態輸出電壓0.5V，然后乘0.632，得到V=2.7V。移動虛擬示波器兩根橫游標，從最高端開場到V=2.7V 處為止，得到與微分的指數曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開場到曲線的交點，量得t=0.048S。KD=10，則圖3-1-9 的比例微分環節模擬電路微分時間常數：T K t 0.48S6)觀察PID比例積分微分環節的響應曲線PID比例積分微分環節模擬電路如圖3-1-11 所示。1為了防止積分飽和，將函數發生器B5所產生的周期性矩形波信號OUT，代替信號發

11、生器B1中的人工階躍輸出作為系統的信號輸入Ui；該信號為零輸出時將自動對模擬電路鎖零。在顯示與功能選擇D1單元中，通過波形選擇按鍵選中矩形波矩形波指示燈亮。量程選擇開關S2置下檔，調節“設定電位器1，使之矩形波寬度0.1秒左右D1單元左顯示。調節B5單元的“矩形波調幅電位器使矩形波輸出電壓= 0.2VD1 單元右顯示。2構造模擬電路：按圖3-1-11 安置短路套及測孔聯線。3運行、觀察、記錄：CH1選×1檔。時間量程選4檔翻開虛擬示波器的單跡界面，點擊開場，用示波器觀測A6 輸出端Uo。等待完整波形出來后，移動虛擬示波器兩根橫游標使之V=Kp×輸入電壓，得到與積分的曲線的兩

12、個交點。再分別移動示波器兩根縱游標到積分的曲線的兩個交點，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。注意：該實驗由于微分的時間太短，較難捕捉到，必須把波形擴展到最大/4 檔，但有時仍無法顯示微分信號。定量觀察就更難了，因此，建議用一般的示波器觀察。改變時間常數及比例系數分別改變運算模擬單元A2 的輸入電阻Ro和反響電阻R1，重新觀測結果，填入實驗報告。五、實驗數據及處理結果六、思考、討論或體會或對改進實驗的建議在做測試技術的實驗前,我以為不會難做,就像以前做物理實驗一樣,做完實驗,然后兩下子就將實驗報告做完.直到做完測試實驗時,我才知道其實并不容易做,但學到的知識與難度成正比,使我受益匪淺。在做實驗前,一定要將課本上的知識吃透,因為這是做實驗的根底,否則,在教師講解時就會聽不懂,這將使你在做實驗時的難度加大,浪費做實驗的珍貴時間.比方做應變片的實驗,你要清楚電橋的各種接法,如果你不清楚,在做實驗時才去摸索,這將使你極浪費時間,使你事倍功半.做實驗時,一定要親力親為,務必要將每個步驟,每個細節弄清楚,弄明白,實驗后,還要復習,思考,這樣,你的印象才深刻,記得才結實,否則,過后不久你就會忘得一干二凈,這還不如不做.做實驗時,教