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控制系统典型环节的模拟

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本科实验报告课程名称: 自动控制原理实验姓名:学院(系):专业: 控制学号:指导老师:大学实验报告实验项目名称:控制系统典型环节的模拟同组学生:实验地点:月牙楼 301 实验日期:一、实验目的1) 熟悉超低频扫描示波器的使用方法2) 掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路3) 测量典型环节的阶跃响应曲线4) 通过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) 控制理论电子模拟实验箱一台2) 超低频慢扫描示波器一台3) 万用表一只三、实验原理以运算放大器为核心原件,由其不同的 R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节1) 比例环节2) 惯性环节3) 积分环节4) 比例微分环节(PD)5) 比例积分环节四、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。(1)比例电路波形图G(s)=1G(s)=2(2) 惯性环节,G1(s) =1/(s+1)G (s) =1/(0.5s+1)3) 积分环节 G (s) =1/sG (s) =1/(0.5s)(4)比例微分G (s) =2+sG (s) =1+2s5) 比例积分环节(PI)G (s) =1+1/sG (s) =2(1+1/2s) 1、比例环节: 输出量不失真,无惯性地跟着输入量变化,而且两者成比例关系;2、惯性环节:由于惯性环节中含有一个储能原件,当输入量突然变化时,输出量不能跟着变化,而是按指数规律变化;3、积分环节:只要有一个恒定的输入量作用于积分环节,其输出量就与时间成正比地无限增加。(输出量取决于输入量对时间的积累,输入量作用一段时间后,即使输入量变化,输出量仍会保持在已达到的数值);4、微分环节:理想微分环节的输出与输入量的变化速度成正比,在阶跃输入作用下的输出响应为一理想脉冲(实际上无法实现)。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)不能立即达到稳态值,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号时,输出为输入对时间的积分,输出 y(t)随时间呈直线增长。当 t 趋于无穷大时,惯性环节可以近似地视为积分环节,...

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