典型環(huán)節(jié)的模擬

1、熱工過程自動控制原理實驗報告熱工過程自動控制原理實驗報告白思平03015413實驗一實驗一典型環(huán)節(jié)的電路模擬典型環(huán)節(jié)的電路模擬一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?.熟悉THBDC1型信號與系統(tǒng)控制理論及計算機控制技術(shù)實驗平臺及上位機軟件的使用；2.熟悉各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)特性及其電路模擬；3.測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線，并了解參數(shù)變化對其動態(tài)特性的影響。二、實驗設(shè)備二、實驗設(shè)備1.THBDC1型控制理論計算機控制技術(shù)實驗平臺；2.PC機一臺(含

2、上位機軟件)、數(shù)據(jù)采集卡、37針通信線1根、16芯數(shù)據(jù)排線、采接卡接口線；三、實驗內(nèi)容三、實驗內(nèi)容1.設(shè)計并組建各典型環(huán)節(jié)的模擬電路；2.測量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)，并研究參數(shù)變化對其輸出響應(yīng)的影響；四、實驗原理四、實驗原理自控系統(tǒng)是由比例、積分、微分、慣性等環(huán)節(jié)按一定的關(guān)系組建而成。熟悉這些典型環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)及其對階躍輸入的響應(yīng)，將對系統(tǒng)的設(shè)計和分析是十分有益的。本實驗中的典型環(huán)節(jié)都是以運放為核心元件構(gòu)成，其原理框圖如圖11所示。圖中Z1和

3、Z2表示由R、C構(gòu)成的復(fù)數(shù)阻抗。1.比例（P）環(huán)節(jié)圖11比例環(huán)節(jié)的特點是輸出不失真、不延遲、成比例地復(fù)現(xiàn)輸出信號的變化。它的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：KSUSUSGiO??)()()(當Ui(S)輸入端輸入一個單位階躍信號，且比例系數(shù)為K時的響應(yīng)曲線如圖12所示。2.積分（I）環(huán)節(jié)圖12積分環(huán)節(jié)的輸出量與其輸入量對時間的積分成正比。它的傳遞函數(shù)與方框圖分別為：TsSUSUsGiO1)()()(??圖17五、實驗步驟五、實驗步驟1.1.比例

4、（比例（P）環(huán)節(jié)）環(huán)節(jié)根據(jù)比例環(huán)節(jié)的方框圖，選擇實驗臺上的通用電路單元設(shè)計并組建相應(yīng)的模擬電路，如下圖所示。圖中后一個單元為反相器，其中R0=200K。若比例系數(shù)K=1時，電路中的參數(shù)取：R1=100K，R2=100K。若比例系數(shù)K=2時，電路中的參數(shù)?。篟1=100K，R2=200K。當ui為一單位階躍信號時，用上位軟件觀測(選擇“通道12”，其中通道AD1接電路的輸出uO；通道AD2接電路的輸入ui)并記錄相應(yīng)K值時的實驗曲線，并與

5、理論值進行比較。另外R2還可使用可變電位器，以實現(xiàn)比例系數(shù)為任意設(shè)定值。注：為了更好的觀測實驗曲線，實驗時可適當調(diào)節(jié)軟件上的分頻系數(shù)注：為了更好的觀測實驗曲線，實驗時可適當調(diào)節(jié)軟件上的分頻系數(shù)(一般調(diào)至刻度一般調(diào)至刻度2)和選擇和選擇“”按鈕按鈕(時基自動基自動)，以下實驗相同。，以下實驗相同。2.2.積分（積分（I）環(huán)節(jié)）環(huán)節(jié)根據(jù)積分環(huán)節(jié)的方框圖，選擇實驗臺上的通用電路單元設(shè)計并組建相應(yīng)的模擬電路，如下圖所示。圖中后一個單元為反相器，

6、其中R0=200K。若積分時間常數(shù)T=1S時，電路中的參數(shù)?。篟=100K，C=10uF(T=RC=100K10uF=1)；若積分時間常數(shù)T=0.1S時，電路中的參數(shù)取：R=100K，C=1uF(T=RC=100K1uF=0.1)；當ui為一單位階躍信號時，用上位機軟件觀測并記錄相應(yīng)T值時的輸出響應(yīng)曲線，并與理論值進行比較。注：當實驗電路中有積分環(huán)節(jié)時，實驗前一定要用鎖零單元進行鎖零，實驗時要退去鎖零。注：當實驗電路中有積分環(huán)節(jié)時，實驗