工业控制实验指导书

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1、实验一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的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。二、实验内容构成下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。1.比例环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。图1－12.惯性环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。图1－23.积分环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。图1－3121.微分环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。图1－42.比例加微分环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。图1－53.比例加积分环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6

2、。图1－6三、软件使用：1.在DOS提示符下运行AT.EXE，即弹出主界面菜单2.选择实验三：按动光标“上、下”键，移动高亮菜单，按“ENTER”将选中该菜单项，并且进入参数设置和波形显示窗口。3.参数设置：按动光标“上、下”键，移动高亮菜单，按“ENTER”将选中该菜单项。1）采样周期设置：选中采样周期项，在参数显示窗口中，“周期”的参数显示处将改变颜色，此时可输入采样周期，按ENTER确认输入完成。最小周期0.01S。2）采样点数设置：选中采样点数菜单项，在参数显示窗口中，“点数”的参数显示将改变颜色，此时可输入采样点数，按ENTER确认输入完成。3）输入阶跃信号幅值设

3、置：选中输入电压菜单项，在参数显示窗口中，“电压”12的参数显示处将改变颜色，此时可输入阶跃信号幅值，按ENTER确认输入完成。输入范围为0~2.5V。1.运行观测选中“运行观测”菜单项，波形显示窗口将动态显示输入（下）输出（上）波形，采集完成将显示波形。如想采集终止，请按ESC键。2.退出实验，选中“退出”菜单，即可退出该实验。如想退出DOS，应按ESC。四、实验步骤1．连接被测量典型环节的模拟电路及A/D，D/A连线，检查无误后接通电源。2．启动计算机，运行AT.EXE，设置T和N。参考值：T=0.05妙，N=200。3．观测计算机屏幕示出的响应曲线及数据。4．记录波形

4、及数据（由实验报告确定）。五、实验报告1．画出惯性环节，积分环节，比例加微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所记录的惯性环节，积分环节，比例加微分环节的响应曲线。2．由阶跃响应曲线计算出惯性环节，积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。12实验二二阶系统阶跃响应一、实验目的1．研究二阶系统的特征参数，阻尼比和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响。定量分析和与最大超调量和调节时间之间的关系。2．进一步学习实验仪的使用方法。3．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。二、实验原理及电路典型二阶系统的传递函数为：（1）其中和对系统的动态品质有决定的影响。二阶系统模拟电路如图2－

5、1图2－1电路的结构图如图2－2－－图2－2经计算，系统闭环传递函数为12（2）式中，。比较（1），（2）二式，可得（3）由（3）式可知，改变比值，可以改变二阶系统的阻尼比。改变值可以改变无阻尼自然频率。令取，（由电位器调节），可得实验所需的阻尼比。电阻取，电容分别取和，可得到两个无阻尼自然频率。一、实验步骤1．了解实验仪，熟悉实验仪的使用方法。2．取，即令，；分别、0.25、0.5、0.7、1、2，即取，（由电位器调节）分别等于0、、、、、。输入阶跃信号，测量系统阶跃响应，并记录最大超调量和调节时间的数值和响应的动态曲线，并与理论值比较。3．取，即取；，即取，注意：两个电

6、容值同时改变，测量系统阶跃响应，并记录最大超调量和调节时间。4．取，，，，测量系统阶跃响应，记录响应曲线，特别要记录和的数值。四、软件使用：1．在DOS提示符下运行AT.EXE，即弹出主界面菜单2．选择实验三：按动光标“上、下”键，移动高亮菜单，按“ENTER”将选中该菜单项，并且进入参数设置和波形显示窗口。3．参数设置：按动光标“上、下”键，移动高亮菜单，按“ENTER”将选中该菜单项。1）采样周期设置：选中采样周期项，在参数显示窗口中，“周期”的参数显示处将改变颜色，此时可输入采样周期，按ENTER确认输入完成。最小周期0.01S。2）采样点数设置：选中采样点数菜单项，

7、在参数显示窗口中，“点数”的参数显示将改变颜色，此时可输入采样点数，按ENTER确认输入完成。3）输入阶跃信号幅度设置：选中输入电压菜单项，在参数显示窗口中，“电压”的参数显示处将改变颜色，此时可输入阶跃信号幅值，按ENTER确认输入完成。输入范围为0~2.5V。2．运行观测选中“运行观测”菜单项，波形显示窗口将动态显示输入（下）输出（上）波形，采集完成将显示波形。如想采集终止，请按ESC键。5．退出实验，选中“退出”菜单，即可退出该实验。如想退出DOS，应按ESC。五、实验预习要求121．通过理论分析分别求出实验