自控理论实验指导书
自动控制理论实验指导书
实验1 典型环节的模拟研究一、实验目的1．了解并掌握TD －ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2．熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验设备TD －ACC+型实验系统一套；数字示波器、万用表。
三、实验内容及步骤1．实验准备：将信号源单元的“ST ”插针与“S ”端插针用“短路块”短接。
将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为2V ，周期为10s 左右。
2．观测各典型环节对阶跃信号的实际响应曲线 (1) 比例( P )环节① 按模拟电路图1-1接好线路。
注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K 的电阻，实验中不需要再接。
以后的实验中用到的运放也如此。
② 将模拟电路输入 (U i ) 端与信号源的输出端“OUT ”相连接；用示波器观测模拟电路的输入 (U i ) 端和输出 (U o ) 端，观测实际响应曲线U o (t )，记录实验波形及结果于表1-1中。
表1-1阶跃响应： U O (t )=K (t ≥0) 其中 K =R 1R 0⁄实验参数理论计算示波器观测值输入输出波形0R 1Ro 1i 0U R U R =i U o Uo iU U Ωk 200Ωk 1000.5Ωk 200 1R 0=200kΩ；R 1=100kΩ或200kΩ图1-1U i R 0R 1RR10K10K U o(2) 积分( I )环节①按图1-2接好线路。
② 将模拟电路输入 (U i ) 端与信号源的输出端“OUT ”相连接；用示波器观测模拟电路的输入 (U i ) 端和输出 (U o ) 端，观测实际响应曲线U o (t )，测量积分时间T ，记录实验波形及结果于表1-2中。
表1-2阶跃响应： o 01()U t t R C=(t ≥0) 注意：积分时间T 是指积分初始时间到输出值等于输入值时的时间。
自动控制原理实验指导书
⾃动控制原理实验指导书⽬录第⼀章⾃动控制原理实验 (1)实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性 (1)实验⼆典型⼆阶系统的动态特性 (4)实验三典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 (6)实验四调节系统的稳态误差分析 (8)实验五三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 (11)实验六单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 (13)实验七典型⾮线性环节的模拟⽅法 (15)实验⼋线性系统的相平⾯分析 (17)第⼆章控制理论实验箱及DS3042M（40M）⽰波器简介 (19)第⼀节⾃动控制理论实验箱的简介 (19)第⼆节数字存储⽰波器简介 (20)第⼀章⾃动控制原理实验实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性⼀、实验⽬的1、掌握⽐例、积分、实际微分及惯性环节的模拟⽅法。
2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。
⼆、实验设备及器材配置1、⾃动控制理论实验系统。
2、数字存储⽰波器。
3、数字万⽤表。
4、各种长度联接导线。
三、实验内容分别模拟⽐例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节，输⼊阶跃信号，观察变化情况。
1、⽐例环节实验模拟电路见图1-1所⽰传递函数：K R R V V I -=-=120阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K（2） R 1=100K R 2=200K2、积分环节实验模拟电路见图1-2所⽰传递函数：ST V V I I O 1-= ，其中T I阶跃输⼊信号：2V 实验参数：（1） R=100K C=1µf（2） R=100K C=2µf 3、实际微分环节实验模拟电路见图1-3所⽰传递函数：K ST S T V V D D I O +-=1 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K （2）R 1=100K R 2=200K C=1µf4、惯性环节实验模拟电路见图1-4所⽰传递函数：1+-=TS K V V I O 其中 T=R 2C K=12R R 阶跃输⼊：2V 实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K C=1µf（2） R=100K R 2=100K C=2µfR四、实验步骤1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。
自动控制原理实验实验指导书
自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应（验证性实验） (1)实验三控制系统的稳定性分析（验证性实验） (9)实验三系统稳态误差分析（综合性实验） (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。
2.学习典型环节阶跃响应测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。
二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。
1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。
2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。
3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。
4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。
5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。
6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。
三、实验报告1.画出惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。
2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由模拟电路计算的结果相比较。
附1：预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2：由模拟电路推导传递函数的参考方法1． 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ，R 2C=T ，则系统的传递函数可写成下面的形式：()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下：/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2． 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈，则可将R4忽略，则可将两边化简得到传递函数如下： 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +， T=2323R R C R R +，则系统的传递函数可写成下面的形式：()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时，单位脉冲响应不稳定，讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应（验证性实验）一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
自动控制理论实验指导书(2011级)
目录实验装置介绍 (1)实验一控制系统稳定性分析 (2)实验二控制系统的时域分析 (5)实验三控制系统的根轨迹 (8)实验四控制系统的频域分析 (11)实验装置介绍自动控制原理实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是：一方面，通过实验使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法；另一方面，帮助学生学习和提高系统模拟电路的构成和测试技术。
TAP-2型自动控制原理实验系统的基本结构TAP-2型控制理论模拟实验装置是一个控制理论的计算机辅助实验系统。
如上图所示，TAP-2型控制理论模拟实验由计算机、A/D/A接口板、模拟实验台和打印机组成。
计算机负责实验的控制、实验数据的采集、分析、显示、储存和恢复功能，还可以根据不同的实验产生各种输出信号；模拟实验台是被控对象，台上共有运算放大器12个，与台上的其他电阻电容等元器件配合，可组成各种具有不同系统特性的实验对象，台上还有正弦、三角、方波等信号源作为备用信号发生器用；A/D/A板安装在模拟实验台下面的实验箱底板上，它起着模拟与数字信号之间的转换作用，是计算机与实验台之间必不可少的桥梁；打印机可根据需要进行连接，对实验数据、图形作硬拷贝。
实验台由12个运算放大器和一些电阻、电容元件组成，可完成自动控制原理的典型环节阶跃响应、二阶系统阶跃响应、控制系统稳定性分析、系统频率特性测量、连续系统串联校正、数字PID、状态反馈与状态观测器等相应实验。
实验一控制系统稳定性分析一、实验目的1．观察系统的不稳定现象。
2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。
二、实验仪器1．自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验内容系统模拟电路图如图2-1图2-1 系统模拟电路图其开环传递函数为:G（s）=10K1/s(0.1s+1)(Ts+1)式中 K1=R3/R2，R2=100KΩ，R3=0～500K；T=RC，R=100KΩ，C=1μf或C=0.1μf两种情况。
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自动控制理论实验指导书第一章硬件资源EL-AT-II型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。
显示器打印机计算机 AD/DA卡实验箱电路图1 实验系统构成实验箱面板如图2所示：图2 实验箱面板下面主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-II系统采用本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源主要技术性能指标为：1．输入电压：AC 220V2．输出电压/电流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A 3．输出功率：22W4．工作环境：－5℃～＋40℃。
二、 AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采用ADUC812芯片做为采集芯片，负责采样数据- 1 -自动控制理论实验指导书 .及与上位机的通信，其采样位数为12位，采样率为10KHz。
在卡上有一块32KBit的RAM62256，用来存储采集后的数据。
AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和四路输入（AD1、AD2、AD3、AD4），其输入和输出电压均为－5V～+5V。
图3 AD/DA采集卡另外在AD/DA卡上有一个9针RS232串口插座用来连接AD/DA卡和计算机，20针的插座用来和控制对象进行通讯。
三、实验箱面板实验箱面板布局如图4所示。
AD/DA卡输入输出模块实验模块1 实验模块2 二极管区 EL-CAT-II 电阻、电容、二极管区实验模块3 变阻箱、变容箱模块实验模块5 实验模块6 实验模块7 图4 实验箱面板布局实验箱面板主要由以下几部分构成： 1．实验模块本实验系统有八组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
这样通过对这八个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
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目录实验一控制系统典型环节的模拟 (1)实验二二阶系统的瞬态响应分析 (4)实验三线性系统稳态误差的研究 (6)实验四线性系统的频率特性的测试 (9)实验五自动控制系统的动态校正 (10)实验六典型非线性环节的静态特性 (14)实验七非线性系统的描述函数法 (19)实验八非线性系统的相平面分析法 (25)实验九控制系统极点的任意配置 (30)实验十具有内部模型的状态反馈控制系统 (36)实验十一状态观测器及其应用 (41)实验十二采样控制系统的分析 (44)实验十三采样控制系统的动态校正 (47)实验一 控制系统典型环节的模拟 一、 实验目的 1、掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路2、测量典型环节的阶跃响应曲线3、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响二、 实验仪器1、自控原理电子模拟实验箱一台2、电脑一台（虚拟示波器）3、万用表一只三、 实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。
图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。
基于图中A 点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得： 120)(Z Z U U s G i =-= (1) 由上式可求得由下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。
1、比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示：图1-1、运放的反馈连接 1212)(R R Z Z s G == (2)图1-2 比例环节取参考值K R 1001=，K R 2002=；或其它的阻值。
2、惯性环节惯性环节的模拟电路如图1-3所示：111/1/)(21212212+=+•=+==TS K CS R R R R CS R CSR Z Z s G (3)图1-3 惯性环节取参考值K R 1001=，K R 1002=，uF C 1=。
3、积分环节积分环节的模拟电路如图1-4所示：TSRCS R CS Z Z s G 111)(12==== (4)图1-4 积分环节取参考值K R 200=，uF C 1=。
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自动控制理论实验指导书《自动控制理论》实验指导书目录《自动控制原理》实验须知....................................................... ......................................................... . (3)一、仪器简介 ...................................................... ......................................................... ................... 3 二、预习及预习报告 ...................................................... ......................................................... ........ 6 三、实验及实验报告 ...................................................... ......................................................... ........ 6 实验一典型环节及其阶跃响应....................................................... (7)实验二控制系统的瞬态响应 ...................................................... ..........................................................12 实验三控制系统的稳定性分析....................................................... . (14)实验四系统的频率特性测量 ...................................................... ..........................................................16 实验五连续系统的串联校正 ...................................................... ..........................................................192《自动控制原理》实验须知一、仪器简介本课程实验的仪器主要为爱迪克labACT自控/计控原理教学实验系统。
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自动控制理论实验指导书湖南文理学院电气工程系自动控制理论实验指导书前言自动控制理论是一门理论性和实验性均很强的专业基础课。
加强本课程的实验环节，有助于加深对理论知识的理解、培养实际动手能力、以及分析问题和解决问题的能力。
本指导书安排如下几项实验：实验一：典型环节的模拟研究实验二：典型瞬态响应和稳定性实验三：频率特性的测试实验四：系统校正实验五：线性系统的能控性与能观性研究实验须知一、预习实验者应事先预习，以免因准备不充分而影响实验的顺利进行。
预习内容一般包括：1.本次实验所用设备、仪器的使用方法。
2.实验指导书中与本次实验有关的章节。
3.与本次实验有关的原理、计算方法及操作要领。
二、实验要求1.遵守实验室纪律，注意人身、设备安全。
2.照图接线，经教师检查后通电。
3.认真观察，记录实验现象和数据。
4.发生事故，及时断电并报告。
5.实验结束后，将数据、曲线交指导教师检查并同意后方可拆线。
6.照原样整理好实验仪器和设备。
三、有关操作事项1.“复原”键：进行再次运算前，按复原键，使每个积分器的反馈回路中电容通过按键的a、b接点短接，以消除电容器上的残余电荷。
2.“测量选择”拨码盘及电压表：在操作时，面板右方的电压表上所示的电压值为拨码盘数码所选定的运算放大器的输出电压，当拨码盘为0时，电压表的（+）端（既“测量”插座）的“测量”悬空，可用此测量端测量其他电压值。
3.电压量程：双向指针的直接电压表85CL±15V，按“检零”按钮时，电压表量程为±1.5V，用来测量各运算放大器在调零时是否为零。
正常情况下电压表量程为±15V。
实验一典型环节的模拟研究一、实验目的1、了解并掌握XM--1型系统模拟实验仪的使用方法，掌握典型环节模拟电路的构成方法，培养学生实验技能。
2、熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
3、了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验要求1、观测各种典型环节的阶跃响应曲线。
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自动控制理论实验指导书信息工程学院2005年10月第一部分 实验要求1．实验前做好预习。
2．严格按照要求操作实验仪器，用毕恢复原状。
3．接线完成后，由指导教师检查后方可通电。
4．实验完成后，由指导教师检查实验记录、验收仪器后，方可离开。
5．实验报告应包括以下内容： 1） 实验目的； 2） 实验线路； 3） 实验内容；4） 实验结果（测得的数据、波形等）； 5） 实验结果的分析和讨论。
第二部分 实验实验一 二阶系统的阶跃响应一、 实验目的1．学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；2．研究二阶系统的两个参数n ωξ,对暂态性能指标的影响。
二、 实验设备1．XMN-2型模拟仪。
2．超低频示波器。
3．万用表。
三、 实验内容典型二阶系统的框图如图1所示：图1 二阶系统框图其闭环传递函数为：2222)()(nn n s s s X s Y ωξωω++= 用图2所示电路可模拟二阶系统。
其中4个运算放大器分别构成如下环节：)(t x 图2 用运算放大器构建的二阶系统.,)(;1)(;,1)()(6921if op op op op R R K K s G s G RC T Ts s G s G =-=-==-==上式中op1、op2、op6、op9分别和模拟仪的运放单元相对应。
无阻尼自然振荡角频率、阻尼比与时间常数T 、比例系数K 满足下列关系：2);/(1K s rad Tn ==ξω1． 无阻尼自然振荡角频率n ω保持不变，改变阻尼比ξ，输入单位阶跃信号V t t x )(1)(=，观察和记录响应曲线)(t y 和最大超调量p M 、调整时间s t 的变化。
1）取K R C M R f 40,0.1,1===μ，使s T K 1,4.0==，可得2.0,1==ξωn 。
2）令K R f 80=，其他参数不变，此时s T K 1,8.0==，4.0,1==ξωn 。
3）令K R f 200=，其他参数不变，此时s T K 1,2==，1,1==ξωn 。
2． 阻尼比ξ保持不变，改变无阻尼自然振荡角频率n ω，输入单位阶跃信号V t t x )(1)(=，观察和记录响应曲线)(t y 和最大超调量p M 、调整时间s t 的变化（与上述第一组参数下的结果比较）。
取K R C M R f 40,47.0,1===μ，使s T K 47.0,4.0==，可得12.2=n ω，2.0=ξ。
3．将以上四组测量结果列表给出，并和最大超调量p M 、调整时间s t 的理论值相比较。
四、 思考题1．推导图2所示电路的闭环传递函数，并确定n ω、ξ和i f R R C R ,,,的关系。
2．该电路的输出的稳态值是否等于阶跃输入信号的幅值？为什么？实验二 典型环节的频率特性一、 实验目的1． 学习频率特性的实验测试方法；2． 掌握根据频率响应实验结果绘制伯德图的方法。
二、 实验设备1． XMN-2型模拟仪。
2． 超低频示波器。
3． 超低频信号发生器。
4． 万用表。
三、 实验内容1．惯性环节的频率响应 惯性环节的电路如图3所示：)(t x )(t y图3 惯性环节电路根据图3所标参数，可知其传递函数为：102.01)(+=s s G由惯性时间常数为T = 0.02s ，可得转折频率为Hz f s rad T T T T 82,/501====πϖω。
用超低频信号发生器的正弦波做输入信号，信号幅值调至1v 左右，逐一按表1给出的f 值调整正弦信号频率，用双踪示波器观察和记录输入、输出的幅值比及相位移。
2．积分环节的频率响应 积分环节的电路如图4所示：)(t x )(t y图4 积分环节电路根据图4所标参数，可知其传递函数为：ss G 02.01)(=T = 0.02s为积分时间常数。
当输入正弦信号的角频率为)82(/501Hz f s rad T T ====πωω时，输出正弦信号的振幅和输入相等。
用超低频信号发生器的正弦波做输入信号，信号幅值调至0.5v 左右，逐一按表2给出的f 值调整正弦信号频率，用双踪示波器观察和记录输入、输出的幅值比及相位移。
表23．根据表1和表2的数据绘制惯性环节和积分环节的波德图，绘制时将频率转换为角频率。
将实验测得的波德图与理论曲线比较。
四、 思考题1．测量环节或系统的频率响应时，输入正弦信号的频率范围应如何选择？频率间隔选多大？2．输入正弦信号的幅值应如何选？过大或过小有何影响？ 3．时间常数改变对频率特性有何影响？实验三 控制系统的校正一、 实验目的3．研究校正装置对系统动态性能指标的影响； 4．学习校正装置的设计和实现方法。
二、实验设备4．XMN-2型模拟仪。
5．超低频示波器。
6．万用表。
三、 实验内容典型二阶系统的框图如图1所示：图1 二阶系统框图其开环传递函数为：)2()(2n ns s s G ξωω+=用图2所示电路可模拟二阶系统。
其中4个运算放大器分别构成如下环节：)(t x 图2 用运算放大器构建的二阶系统.,)(;1)(;,1)()(6921f op op op op R K K s G s G RC T Ts s G s G =-=-==-==上式中op1、op2、op6、op9分别和模拟仪的运放单元相对应。
无阻尼自然振荡角频率、阻尼比与时间常数T 、比例系数K 满足下列关系：2);/(1K s rad Tn ==ξω在该系统中加入超前校正装置，使系统的相位裕量≥50o,增益裕量≥10dB,同时保持静态速度误差系数不变。
其传递函数为：)10(11)(<<++=ααTs Ts K s G cc参考模拟电路传递函数11)()()(0++-==Ts Ts K s E s E s G c i c α icfcc R R R K +=1 )()(121R R C R R T fc c >>+= 212R R R +=α校正后的系统方块图校正后的系统模拟电路图(x )(t y运算放大器功能op1,op2,op9,op6同实验1，op3为超前校正环节。
1． 调整R f =40k,使K ＝0.4，计算此时未校正系统的静态速度误差系数K V ； 2． 画出未校正系统开环传递函数的Bode 图，确定其相位裕量和增益裕量；3． 观察并记录未校正系统接成放大倍数为1的反相放大器时闭环阶跃瞬态响应曲线①，标出M P ,t s ;[x(t)=I(t)伏]4． 根据要求计算超前网络的参数T,α,K c ,确定相应的R ic ,R fc ,R 1,R 2,C c 值，构成所需要的超前校正装置；5． 按图将系统接成校正装置，观察并记录校正后控制系统的阶跃瞬态响应曲线②（记录的幅度坐标和时间坐标应和曲线①相同），标出M P ,t s ，和曲线①比较。
[x(t)=I(t)伏] 四、 思考题 1．模拟电路能否作为超前校正装置？试计算其传递函数)()(s E s E i o 。
2．若15.015.1)(++=s s s G c ，能否计算出校正后系统的闭环主导极点及与之对应的ξω,n ？附录XM2-型模拟仪使用说明一、概述XMN-2型自动控制原理学习机是为配合《自动控制理论》课程而设计的电子模拟设备，以积分器和加法器为基础，配置了二极管、电位器、分压器、电阻、电容等部件，可以组成PID调节器以及饱和、死区、迟滞等非线性环节。
使用简单，操作方便，参数选择范围较广，可灵活地对控制系统进行电子模拟．使用XMN-2机对掌握控制理论、调试控制系统、选择校正环节的理想参数等方面提供了方便，是学习控制理论课程必不可少的实验设备。
主要特点：◆自动化专业设计，整机结构合理，单元电路设置符合控制原理实验要求．参数改变灵活，排题方便。
◆选用进口高精度运算放大器Op07，它具有高增益，输入失调电压、电流较一般产品小，由它组成的加法器、积分器的“零点”和“积分漂移”较小．◆操作面板上设立了“复位”键，能方便地消除积分器电容上的残余电荷．从而提高了本机重复运算的精度。
◆自带双向双量程电压表，测量，调整方便。
二、主要技术性能1、输入电源电压：AC220伏土10%；输出电压：土15V；输出电流：400mA。
2、模拟运算单元（1）由Op07运算放大器组成的运算部件有：积分器6个；加法器2个；反向器1个。
（2）时间常数：40s（max）（3）系数电位器：8个（4）非线性环节；（5）阻容无源环节。
3、电表量程：双向指针土15伏／土1.5伏。
4、信号源：阶跃信号0—>15V；0－-15V可调。
三、结构与原理1、电源部分：本机电源由变压器及集成稳压电路等组成。
当接通电源开关，操作面板的左侧相应的插孔即有土15V电压值，对应LED指示灯亮。
请注意：本机的土15V稳压电压只供本机使用。
2、运算单元的连接方式：（1） 每个运算放大器的输出瑞均通过印刷线路连接到按键开关和拨码盘上，实现“复位”和电压表指示的功能，如图5（A ）、（B ）所示。
a5b6a7b7a8b8a6b5图5（A ） 图5（B ）复位按键 （2） 本机有9个运算单元，除（9）号反向器以外，其余八个单元均可实现加法、积分、微分等运其，其中（7）、（8）两个单元的接线安排有利于实现PID 调节器的功能。
3、其它单元在操作面板上配置了可组成饱和、死区和迟滞回线等非线性电路的电阻、电容和二极管等元件。
4、阶跃信号信号源接线如图6所示。
K1后加了一级跟随器，如“输入”插口外接超低频信号发生器，则可做控制系统的频率特性实验。
图6本机备有“输入”插口，可以与外加信号源配合使用．如系统输入抗动信号为阶跃信号，则需要将“输入”插口接入十15V 电源端，拨动阶跃开关，可得到0—>15V 幅度正阶跃，或+15V —>0的负阶跃。
同理，“输入”插口也可接入 —15V 电源端。
四、使用与操作1、使用注意事项（1）使用前，请阅读本设备的使用说明书。
（2）运算放大器Op07插入时，必须注意其引脚“1”的位置必须与印刷板上所标的“1”位置吻合，否则将损坏运算放大器。
信号幅度阶跃信号输出11（3）电压表的“测量选择”必须将K3拨向左方，才能用此表估量其它电压值。
2、操作须知（1）“复位”键：进行再次运算前，按“复位”键，使每个积分反馈回路中的电容通过按键的a 、b 接点放电，消除电容上的残余电荷，线路如图7所示：图7（2）“测量选择”拨码盘及电压表：在操作面板右方的电压表上所指示的电压值为拨码盘上数码所选定的运算放大器的输出电压值，同时由插口供示波器观察相应数码的运算放大器的输出波形。
当拨码盘0值时，接阶跃电压输出端（面板左中部分）。
K3拨向左边时，电压表可外接测量其他电压。
（3）电压表量程正常情况下电压表量程为土15伏，土1.5伏用来测量各运算放大器在调零时是否为零。