自控原理实验报告材料1.docx
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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3
4.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4
5.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t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5
6.比例积分微分环节(PID)
(1)方框图:
(2)传递函数:
(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.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。
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