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控制理论实验报告记录典型环 节的电路模拟
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汁巧‘丛漿实验报告
课程名称： 指导老师： 成绩：
实验名称：典型环节的电路模拟 验类型： 同组学生姓名:
一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理
七、讨论、心得
二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤
六、实验结果与分析（必填）
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。
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，并研究参数变化对其输出响应的影响。
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十分 有益。
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
Ft!
如图1-1所示。图中Z1和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。
1 .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：
G(s)
_ U o(S) 1
_ U i(S) - Ts
1-1所示。
设Ui（S）为一单位阶跃信号,
（PD）环节
3
T us
比例微分环节的传递函数与方框图分别为：
R2
G(s)二K(1 TS) (1 RiCS) 其中 K =R2/Ri,Td =RiC
Ri
设Ui(S)为一单位阶跃信号，图 1-2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。
ill
1 Uift}
0
图1-2
3. 惯性环节
惯性环节的传递函数与方框图分别为:
G(s)二
Uo(S)
Ui(S)
K
TS 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
如图1-3所示。
五、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 R°=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 X 10uF=1); 若积分时间常数 T=，电路中的参数取：R=100K , C=1uF(T=RC=100K X 1uF=);
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。
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。
图中后一个单元为反相器，其中 Ro=2OOK。
若比例系数 K=1、微分时间常数 T=，电路中的参数取： Ri=100K , R2=100K,
C=1uF(K= R2/ Ri=1，T=RiC=100K X 1uF=);
若比例系数 K=1、微分时间常数 T=1S时，电路中的参数取： Ri=100K , R2=100K,
C=10uF(K= R 2/ R1=1, T=RQ=100K X 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U。；通道AD4接电路的输入 5)并记录不同K及T值时的实验曲线，并与理 论值进行比较。
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 Ro=2OOK。
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=