自控实验一二
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电气工程学院
《自动控制理论》实验报告
姓名：
学号：
同组人：
指导教师：
实验日期： 2012.10.27
实验成绩评定表
姓名学号
实验名称：典型线性环节的研究实验报告
实验验收或提问记录：
成绩评定依据：
实验预习报告及方案设计情况（30％）：
实验考勤情况（15％）：
实验操作情况（30％）：
实验总结报告与答辩情况（25％）：
最终评定成绩：
指导教师签字：
年月日
典型线性环节的研究实验报告
姓名： 学号 指导教师： 实验台号：
一、实验目的
① 学习典型线性环节的模拟方法；
② 研究阻、容参数对典型线性环节阶跃响应的影响。
二、实验预习
1、理论计算
2、计算机仿真分析
三、实验仪器与设备
计算机、XMN-2自动控制原理模拟实验箱、CAE-PCI 软件、万用表。
四、实验内容
①
比例环节
图1-18 比例环节阶跃响应
图中，i
f R R kp =
，分别求取)5.0(510,1===p f i k k R M R ；)1(,1,1===p f i k M R M R ；
)2(1,500===p f i k M R k R 时的阶跃响应。
② 积分环节
图1-19 积分环节阶跃响应
图中f i i C R T =，分别求)1(1,1s T C M R i i i ===μ；)7.4(7.4,1s T C M R i i i ===μ；
)0.10(10,1s T C M R i i i ===μ时的阶跃响应曲线。
③ 比例积分环节
图1-20 比例积分环节阶跃响应
图中，f f i i
f p C R T R R K ==
,，分别求取)7.4,1(7.4,1s T k C M R R i p f f i =====μ；
)
10,1(10,1s T k C M R R i p i f i =====μ；
)7.4,5.0(7.4,1,2s T k C M R M R i p i f i =====μ时的阶跃响应曲线。
④ 比例微分环节
图1-21 比例微分环节阶跃响应
图中，i
f p R R R k 1
+=
，其中C R T R R R R R R R R T f f
f
f d 212121,=+++=
。分别求取
)015.0,2(1.0,121s T k C M R R R R d p f i =======μ；)
015.0,1(1.0,1,221s T k C M R R R M R d p f i =======μ；
)0705.0,1(47.0,1,221s T k C M R R R M R d p f i =======μ时的阶跃响应曲线。
⑤ 比例微分积分环节
图1-22 比例微分积分环节阶跃响应
图中，f
i i
f p C C
R R R R R R k ⨯
++
+=
211
，()()C R R C R R T f f i 211+++=，C R T f 2=，()
()()C
R R C R R
R R R R R
R T f f
f
f d 211212
1+++++=
，求取
M
R i 4=，
M
R R R f 121===，
)1(47.0===p f k C C μ时的阶跃响应曲线。
⑥ 一阶惯性环节
图1-23 一阶惯性环节阶跃响应
图中，i
f
R R k =
，f f C R T =，分别求取)01.0,1(1.0,1s T k C M R R f f i =====μ，
)047.0,1(47.0,1s T k C M R R f f i =====μ，)047.0,2(47.0,1,510s T k C M R k R f f i =====μ时的阶跃响应曲线。 五、实验步骤 以比例环节为例
①根据实验电路连接实物图；
②系统输入扰动信号为阶跃信号,需要将“输入”插口接入 +15V 电源端,拨动阶跃开关,可得到0→15V 幅度正阶跃；调节阶跃信号旁边的电位器，选择合适的阶跃信号幅值，从实验台上的点边读出阶跃信号幅值大小。试验运行前，关掉阶跃信号。 ③用Cae-pci 软件进行数据采集、显示、测量、记录，设置起始地址为DC00；
④检查电路无误，Cae-pci 的某些值设定好后，启动虚拟示波器，在点击OFF 按钮成ON 状态后，还需点击窗口左上角的右向白色小箭头，使其变为黑色，向上打开阶跃信号开关，此时阶跃信号输入，观察此时的波形，在一整屏波形未显示完之前，点击显示方式选择按钮，使其转换为回显方式，则在现有的一屏波形显示完后，该屏波形会在显示面板上再次快速显示一遍，并最终静态停留在显示面板上。
⑤拖动游标对波形进行数据测量，利用键盘上的 Print Screen Sys Rq 键或抓图软件对波形进行存储，再将其转换为实时方式，并点击示波器开关按钮成OFF 状态。
其他实验的操作步骤与比例环节的操作步骤一致