装订线实验报告课程名称：_________控制理论（甲）实验_______指导老师：_________成绩：__________________实验名称：_________典型环节的电路模拟______实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验结果或结论一、实验目的1．熟悉THBDC-2型控制理论·计算机控制技术实验平台及“THBDC-2”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。要对系统的设计和分析，必须熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应。本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，原理图如左图图中Z1和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。1.积分环节（I）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时的响应曲线如右图所示。2.比例微分环节（PD）比例微分环节的传递函数与方框图分别为：G(s)=K(1+TS)=R2R1(1+R1CS)其中K=R2/R1,TD=R1C设Ui(S)为一单位阶跃信号，右图示出了比例系数(K)为2、微分系数为TD时PD的输出响专业：__G(s)=UO(S)Ui(S)=1Ts装订线P．2实验名称：典型环节的电路模拟姓名：应曲线。3.惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为：G(s)=UO(S)Ui(S)=KTS+1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时响应曲线如右图所示。三．实验设备1．THBDC-2型控制理论·计算机控制技术实验平台；2．PC机一台(含“THBDC-2”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。四．实验步骤1．积分（I）环节根据积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元(U12、U6)设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R=100K，C=10uF(T=RC=100K×10uF=1)；若积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：R=100K，C=1uF(T=RC=100K×1uF=0.1)；当ui为单位阶跃信号时，用“THBDC-2”软件观测并记录相应T值时的输出响应曲线，并与理论值进行比较。（注：由于实验电路中有积分环节，实验前一定要用“锁零单元”对积分电容进行锁零。）2．比例微分(PD)环节根据比例微分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元(U12、U6)设计并组建其模拟电路，如下图所示。装订线P．3实验名称：典型环节的电路模拟姓名：图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若比例系数K=1、微分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=1uF(K=R2/R1=1，T=R1C=100K×1uF=0.1S)；若比例系数K=1、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1，T=R1C=100K×10uF=1S)；当ui为一单位阶跃信号时，用“THBDC-2”软件观测(选择“通道3-4”，其中通道AD3接电路的输出uO；通道AD4接电路的输入ui)并记录不同K及T值时的实验曲线，并与理论值进行比较。注：在本实验中“THBDC-2”软件的采集频率设置为150K，采样通道最好选择“通道3-4(有跟随器，带负载能力较强)”3．惯性环节根据惯性环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元(U12、U6)设计并组建其相应的模拟电路，如下图所示。图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。若比例系数K=1、时间常数T=1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=10uF(K=R2/R1=1，T=R2C=100K×10uF=1)。若比例系数K=1、时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K，C=1uF(K=R2/R1=1，T=R2C=100K×1uF=0.1)。通过改变R2、R1、C的值可改变惯性环节的放大系数K和时间常数T。当ui为一单位阶跃信号时，用“THBDC-2”软件观测并记录不同K及T值时的实验曲线，并与理论值进行比较。五．实验结果与分析1.积分环节通过计算可得传递函数：装订线P．4实验名称：典型环节的电路模拟姓名：G(s)=C(s)R(s)=1RCs,又可得uoui=1RCt若积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：R=100K，C=10uF(T=RC=100K×10uF=1)；理论得uo(t)=ui...
