文档介绍：东南大学能源与环境学院
实验报告
课程名称：自动控制原理
实验名称：典型环节的电路模拟
院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程
姓名：李鹏学号： 03009414
实验室：自动控制实验室实验组t
理框图
如图1-1所示。图中Z］和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。
(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：
U (S)
—O —
U (S)
i
当Uj(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。
电压(V力
人
0
(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：
U (S) —O
U (S )
i
1
Ts
设Ui(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。
(PI)环节
比例积分环节的传递函数与方框图分别为：
=沖=R£S±1 = R + 丄=勻1+丄) U (S ) R1CS R1 R1CS R1 R2CS
i 1 1 1 1 2
其中 T=R2C， K=R2/R1
设Ui(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
(PD)环节
比例微分环节的传递函数与方框图分别为
R
G(s)二 K(1 + TS)二 2(1 + R1CS)其中 K = RJR,TD = RC
R 1 2 1 1
设Ui(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 1-7 所示。
图 1-7
六、实验结论
连线是发现只需一开始连上电压表，只需一开始测出电压，观看各个原件是否通路即可。我
系统是由比例、积分、微分、
，发现电路完好准确方开始正式实验。利用导线连接电路如图:
首先自控
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。于是根据资料和实验不难发现:、
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
积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。
(注)当实验电路中有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零，实验时要退去锁零。发现，没有锁零的电路，响应曲线只是两条直线，说明电路尚未发生改变，而其他的曲线可以很明显的发现应变的位置，这就是自动控制，利用改变信号来调节电路，而电路中的信号再反馈回来，再来改错。
通过此次实验,我们初步了解了构成典型线性环节的模拟电路,理解了阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响,掌握典型线性环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。
七、实验思考题
1、用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件下近似导出的？答:1)假定运放具有理想特性，即满足“虚短”“虚断”特性
2)运放的静态量为零，个输入量、输出量和反馈量都可以用瞬时值表示其动态变化。
2、积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？
答：惯性环节的特点是，当输入x(t)作阶跃变化时，输出y(t)不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y(t)随时间呈直线增长。
当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。
3、在积分环节和惯性环节实验中，如何根据单位阶跃响应曲线的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？
答：在积分环节中，纵坐标K对应的横坐标就是时间常数T；在惯性环节中，在起始点作该店的切线，与y=K相交的点的横坐标就是时间常数T。
4、为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定误差？
答：因为选择的电子元器件