文档介绍：1 实验一典型环节的电路模拟一、实验目的 1 .熟悉 THKKL-6 型控制理论及计算机控制技术实验箱及“ THKKL-6 ”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. THKKL-6 型控制理论及计算机控制技术实验箱; 2. PC 机一台(含“ THKKL-6 ”软件); 3. 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,其原理框图如图 1-1 所示。图中 Z 1 和Z 2 表示由 R、C 构成的复数阻抗。图 1-1 典型环节的原理框图 1. 比例( P )环节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: ( ) ( ) ( ) Oi U S G S K U S = = 当U i (S) 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。图 1-2 比例环节的响应曲线 2 .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: ( ) 1 ( ) ( ) Oi U S G s U S Ts = = 设U i (S) 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。 2 图 1-3 积分环节的响应曲线 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: 2 2 2 1 1 1 1 2 ( ) 1 1 1 ( ) (1 ) ( ) Oi U S R CS R R G s U S R CS R R CS R R CS + = = = + = + 其中 T=R 2C, K=R 2 /R 1设U i (S) 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 比例积分环节的响应曲线 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: 211 ( ) (1 ) (1 ) R G s K TS R CS R = + = + 其中 2 1 1 / , K R R T R C = = 设U i (S) 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 T时 PD 的输出响应曲线。图 1-5 比例微分环节的响应曲线 5 .比例积分微分(PID) 环节比例积分微分(PID) 环节的传递函数与方框图分别为: 1 ( ) DI G s Kp T S T S = + + 其中 1 1 2 2 1 2 R C R C Kp R C += , 1 2 I T RC = , 2 1 D T R C = 3 2 2 1 1