自动控制原理实验
实验一 典型环节的模拟研究
1.各典型环节的方块图及传函
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典型环节名称 |
方块图 |
传递函数 |
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比例（P） |
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积分（I） |
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比例积分（PI） |
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比例微分（PD） |
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惯性环节（T） |
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比例积分微分（PID） |
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2.各典型环节的模拟电路图及输入响应
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典型环节名称 |
模拟电路图 |
输出响应 |
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比例（P） |
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其中 |
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积分（I） |
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其中 |
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比例积分（PI） |
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其中 |
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比例微分（PD） |
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其中
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惯性环节（T） |
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其中
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比例积分微分（PID） |
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1/
3.实验内容及步骤
（1）观测比例，积分,比例积分,比例微分和惯性环节的阶响应曲线
①准备：使运放处于工作状态。
将信号源单元（U1 SG）的ST端（插针）与+5V端（插针）用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3DJ6）夹断，这时运放处于工作状态。
②阶路信号的产生：
电路可采用图1-1所示电路，它由“单脉冲单元”（U13 SP）及“电位器单元”（U14 P）组成。
图1-1
具体线路形成：在U13单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至U14P单元的X插针；在U14 P单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Y端输出信号。
以后实验若再用到阶跃信号时，方法同上，不再述。
实验步骤
①按2中的各典型环节的模拟电路图将线接好（先按比例）。（PID先不接）
②将模拟电路输入 端（U1）与阶跃信号的输出端Y相联接；模拟电路的输出端（U0）接至示波器。
③按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的 实际响应曲线U0（t），且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。
④同理得出积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线见表1-1。
表1-1
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典型环节 |
传递函数参数与模拟电路参数关系 |
单位阶跃响应 |
理想阶跃响应曲线 |
实测阶跃响应曲线 |
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比例 |
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惯性 |
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I |
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PI |
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续表1-1
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典型环节 |
传递函数参数与模拟电路参数关系 |
单位阶跃响应 |
理想阶跃响应曲线 |
实测阶跃响应曲线 |
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PD |
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理想： 实测：
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PID |
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理想：
实测：
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（2）观察PID环节的响应曲线
实验步骤：
①此时U1采用U1，SG单元的周期性方波信号（U1 单元的ST的插针改为与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“ OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压，信号周期由波段开关S12和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。以信号幅值小\信号周期较长为比较适宜）。
②参照2中的PID模拟电路图，将PID环节搭接好。
③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端（U1），用示波器观测PID输出端（U0），改变电路参数，重新观察并记录。