第二章 控制理论实验实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真一、实验目的1.熟悉 THSSC-4 型信号与系统·控制理论·计算机控制技术实验箱及上位机软件的使用；2.熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3.测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。二、实验设备1.THSSC-4 型信号与系统·控制理论·计算机控制技术实验箱；2.PC 机一台(含上位机软件)、USB 数据采集卡、37 针通信线 1 根、16 芯数据排线、USB 接口线；3.双踪慢扫描示波器一台(可选)；三、实验内容1.设计并组建各典型环节的模拟电路；2.测量各典型环节的阶跃响应，并讨论参数变化对其输出响应的影响；3.在上位机仿真界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析是十分有益的。本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图如图 1-1 所示。图中 Z1和 Z2表示由 R、C 构成的复数阻抗。1.比例（P）环节 图 1-1比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。它的传递函数与方框图分别为：当 Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为 K 时的响应曲线如图 1-2 所示。图 1-22.积分（I）环节积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为：设 Ui(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为 T 时的响应曲线如图 1-3 所示。图 1-33.比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：其中 T=R2C，K=R2/R1设 Ui(S)为一单位阶跃信号，图 1-4 示出了比例系数(K)为 1、积分系数为 T 时的 PI 输出响应曲线。图 1-44.比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为： 其中设 Ui(S)为一单位阶跃信号，图 1-5 示出了比例系数(K)为 2、微分系数为 TD时 PD 的输出响应曲线。图 1-55.比例积分微分(PID)环节比例积分微分(PID)环节的传递函数与方框图分别为：其中，， 设 Ui(S)为一单位阶跃信号，图 1-6 示出了比例系数(K)为 1、微分系数为 TD、积分系数为TI时 PID 的输出。图 1-66. 惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为：当 Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且放大系数(K)为 1、时间常数为 T 时响应曲线如图...
