1、自控原理实验报告材料1实 验 报 告实验名称 典型环节的时域响应 系自动化专业自动化班1206姓名丁志成学号0909122921授课老师吴敏/谭冠政预定时间实验时间2014/4/1实验台号9一、目的要求1.熟悉并掌握TD-ACC+(或TD-ACS)设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。 2熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。 3了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、原理简述 1.比例环节(P)(1) 方框图：(2) 传递函数：(3) 阶跃响应：其中(4) 模拟电路图图1注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了的电阻，实验中不需要再接。以后
2、的实验中用到的运放也如此。2.积分环节(I)(1) 方框图：(2) 传递函数(3) 阶跃响应： 其中 (4)模拟电路图： 图2 3.比例积分环节(PI)(1) 方框图：(2)传递函数： (3) 阶跃响应：其中 （4）模拟电路图：图34.惯性环节(T)(1) 方框图：(2) 传递函数： (3) 阶跃响应其中(4) 模拟电路图：图45.比例微分环节(PD)(1) 方框图：(2) 传递函数： (3) 阶跃响应：其中为单位脉冲函数，这是一个面积为的脉冲函数，脉冲宽度为零，幅值为无穷大，在实际中是得不到的。(4) 模拟电路图：图56.比例积分微分环节(PID)(1) 方框图： (2) 传递函数： (3)
3、 阶跃响应：其中为单位脉冲函数， (4) 模拟电路图： 图 6 三、仪器设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 四、线路示图 1.1比例环节 1.2积分环节 1.3比例积分环节 1.4 惯性环节 1.5比例积分环节 1.6比例积分微分环节 五、内容步骤1. 按所列举的比例环节的模拟电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。 2. 将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设臵了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s 左右。3. 将2 中的
4、方波信号加至环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入Ui 端和输出U0 端，观测输出端的实际响应曲线U0(t)，记录实验波形及结果。 4. 改变几组参数，重新观测结果。5. 用同样的方法分别搭接积分环节、比例积分环节、比例微分环节、惯性环节和比例积分微分环节的模拟电路图。观测这些环节对阶跃信号的实际响应曲线，分别记录实验波形及结果。 六、数据处理1.1比例环节1.2 积分环节1.3比例积分环节1.4 惯性环节1.5比例微分环节1.6比例积分微分环节 七、分析讨论 1.对于比例环节的放大系数，其影响因素为R1、R0电阻的比值，其比值越大，放 大系数越大。 2.
5、对于积分环节的时间常数，其影响因素为C、R0的乘积，其乘积越大，时间常 数越大，放大系数越小。3. 对于比例积分环节的时间常数，其影响因素为C、R0的乘积，其乘积越大，时间常数越大，放大倍数越小；偏移量K的影响因素为R1、R0电阻的比值，其比值越大，偏移量越大。4.对于惯性环节的时间常数，其影响因素为C、R0的乘积，其乘积越大，时间常数 越大，输出信号与输入信号的延迟时间越长；稳态对应的放大倍数K的影响因素为 R1、R0电阻的比值，其比值越大，稳态值与输入信号的幅值比值越大。5.随着R1的变化，比例系数和微分时间常数会变化，对于微分调节，在输入信号的 瞬间，输出值达到最大，但在以后，在比例调节的作用下，输出值为输入值的K倍。6.随着R1的变化，比例系数和微分时间常数会变化，在微分环节的调节下，在输入 信号作用的瞬间，输出信号达到一定值，然后又下降，在比例调节的作用下，瞬间 上升达到最大值恒定不变。
