控制系统典型环节与系统的模拟实验报告VIP专享

汕 头 大 学 实 验 报 告 一、实验目的 1、熟悉数字存储示波器及控制理论实验箱的使用方法。 2、掌握用运算放大器组成控制系统典型环节的电子模拟电路。 3、测量典型环节的阶跃响应曲线。 4、通过本实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响。 二、实验仪器 1、TKKL-1 控制理论实验箱 1 台 2、TDS1001B 数字存储示波器 1 台 3、万用表 1 只 4、U 盘 1 只（学生自备，4G 以下） 三、实验原理 1、以运算放大器为核心，由其不同的输入 R-C 网络和反馈 R-C 网络构成控制系统的各种典型环节，用数字存储示波器测量各环节的阶跃响应曲线。 2、数字存储示波器的工作原理及使用方法请参考《TDS1001B 数字存储示波器用户手册》。 3、操作过程注意事项。 A、接通 TKKL-1 实验箱的电源总开关。 B、接通 TKKL-1 实验箱上的直流电源开关。 C、接通 TKKL-1 实验箱上的阶跃信号发生器电源开关。 D、电位器顺时针调节时，电阻值增大。 E、示波器探头接地端要与实验箱的地端牢固连接。 四、实验内容与步骤 1、分别画出比例、积 分、惯 性、微 分和振 荡 环节的电路原理图 比例环节 惯 性环节 积分环节 震荡环节 微分环节 2 、按所设计的电路原理图接线，并在各电路的输入端输入阶跃信号，在电路的输出端观察并记录其单位阶跃响应的输出波形。 比例电路波形图，G（s）=1 比例环节，G（s）=2 惯性环节，G（s）=1/（Ts）其中T=RC 当R=200k，C=0.1u F 时，G（s）=1/（Ts）=50 波形图如下 当R=1M,C=1u F 时，G（s）=1/（Ts）=10 波形图如下 积分环节，G（s）=1/（Ts+1），其中T=RC 当R=1M,C=1u F 时，波形图如下 当R=510K,C=1uF 时，波形图如下 振荡电路，R1=100K,R2=1M,R3=100K,R4=1M,R5=1M,R6=100K,C1=1uF,C2=1uF 微分电路，R1=200K,R2=410K,C=0.1uF 五、实验思考题 1、用运算放大器模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出来的？ 答：①假定运放具有理想特性，即满足“虚短”“虚断”特性 ②运放的静态量为零，个输入量、输出量和反馈量都可以用瞬时值表示其动态变化。 2、 积分环节与惯性环节的主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？在什么条件下，又可以视为比例环节？ 答：惯性环节的特点是，当输入 x (t)作阶跃变化时，输出y (t)不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信...