实验一 典型环节的时域响应
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一、实验目的
1.熟悉并掌握TD-ACC+（或TD-ACS）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。对比差异、分析原因。
3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验设备
PC机一台，TD-ACC+（或TD-ACS）实验系统一套。
三、实验内容
1、比例环节（P）
（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
=K
U i(S)
（3）阶跃响应：U o(t)=K（t≥0）其中K=R1/R0
（4）模拟电路图：如图所示。
（5）实验图像及结果：
实物连接图如下：（①②仅改变一个短接块）
①取R0=200K；R1=100K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
②取R0=200K；R1=200K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
2、积分环节（I）
（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
U i(S)=1
TS
（3）阶跃响应：U o(t)=1
T
t（t≥0）其中T=R0C （4）模拟电路图：如图所示。
（5）实验图像及结果：
实物连接图如下：（①②仅改变一个短接块）
①取R0=200K；C=1uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
②取R0=200K；C=2uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
3、比例积分环节（PI）（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
U i(S)=K+1
TS
（3）阶跃响应：U o(t)=K+1
T t（t≥0）其中K=R1
R0
;T=R0C
（4）模拟电路图：如图所示。
R0=R1=200K；C=1uF 或2uF （5）实验图像及结果：
实物连接图如下：（与R1串联的电容C需要用到辅助单元）
①取R0=R1=200K；C=1uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
②取R0=R1=200K；C=2uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
4、惯性环节（T）
（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
U i(S)=K
TS+1
（3）阶跃响应：U o(t)=K(1−e−t/T其中K=R1
R0
;T=R1C
（4）模拟电路图：如图所示。
R0=R1=200K；C=1uF 或2uF （5）实验图像及结果：
①取R0=R1=200K；C=1uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
②取R0=R1=200K；C=2uF。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
5、比例微分环节（PD）
（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
U i(S)=K(1+TS
1+τS
)
（3）阶跃响应：U o(t)=KTδ(t)+K
其中K=R1+R2
R0，T=(R1R2
R1+R2
+R3)C， τ=R3C，δ(t)为单位脉冲函数，这是一个面积为t的脉冲函数，
脉冲宽度为零，幅值为无穷大，在实际中是得不到的。
（4）模拟电路图：如图所示。
R0=R2=100K；R3=10K；C=1uF；R1=100K 或200K （5）实验图像及结果：
实物连接图如下：（需要用到辅助单元）
①取R0=R2=100K，R3=10K，C=1uF；R1=100K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
①取R0=R2=100K，R3=10K，C=1uF；R1=200K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
6、比例积分微分环节（PID）
（1）方框图：如图所示。
（2）传递函数：U o(S)
U i(S)=K p+1
T i S
+T d S
（3）阶跃响应：U o(t)=T dδ(t)+K p+1
T i
t
其中δ(t)为单位脉冲函数，K p=R1
R0
；T i=R0C1；T d=R1R2C2/R0
（4）模拟电路图：如图所示。
R2=R3=10K；R0=100K；C1=C2=1uF；R1=100K 或200K
（5）实验图像及结果：
实物连接图如下：（需要用到辅助单元）
①取R2=R3=10K，R0=100K，C1=C2=1uF；R1=100K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
①取R2=R3=10K，R0=100K，C1=C2=1uF；R1=200K。
理想阶跃响应曲线：实测阶跃响应曲线：
四、实验心得及总结