文档介绍：东南大学能环学院
实验报告
课程名称：热工过程自动控制原理
第一次实验
实验名称:典型环节的电路模拟
院（系）：专业：热能与动力工程
姓名：学号：
实验室：实验组别：
同组人员：实验时间：
评定成绩：审阅教师：
目录
一、实验目的……………………………………………………………3
二、实验设备……………………………………………………………3
三、实验原理……………………………………………………………3
四、实验步骤……………………………………………………………6
五、实验记录……………………………………………………………8
六、实验总结……………………………………………………………12
一、实验目的
1、熟悉THBDC-1型?信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台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、THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；
2、PC机一台(含上位机软件)、数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、采接卡接口线。
三、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Uis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。
2、积分（I）环节图1-2
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Uis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1-3
3、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Uis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1-4
4、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Uis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1-5
5、惯性环节
惯性环节的传递函数与方框图分别为：
当Uis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1-7所示。
图1-7
四、实验步骤
1、比例（P）环节
实验步骤：先根据比例环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元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。
若比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100K，R2=100K。
若比例系数K=2时，电路中的参数取：R1=100K，R2=200K。
当Ui为一单位阶跃信号时，用上位软件观测(选择“通道1-2”，其中通道AD1接电路的输出U0；通道AD2接电路的输入Ui并记录相应K值时的实验曲线，并与理论值进行比较。
另外R2还可使用