自控实验报告-典型环节的电模拟及阶跃响应分析.doc

附：实验一 实验一 典型环节的电模拟及阶跃响应分析 实验目的 学习典型环节的电模拟方法及参数测试方法； 观察典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响； 学习虚拟仪器（低频示波器）的使用方法； 学习使用MATLAB中SIMULINK的使用，进行时域法分析； 了解虚拟实验的使用方法； 实验设备及仪器 模拟试验箱 抵频信号发生器 虚拟仪器（低频示波器） 计算机 MATLAB仿真软件 实验准备 实验准备： 检查线。检查试验中所要用的连接线以及阶跃信号是否存在问题。将连接线的一头插在+5V的阶跃信号上上，另一头接在LED显示灯上。按下脉冲信号，若灯亮，则表示线是完好的，并且阶跃信号也是好的。反之，此线不可在实验中使用。 检查测量电阻。把万用表跳到电阻档，依次检查试验中要用到的不同值电阻。若与试验所要求的值差别太大，做上标记，不在实验中使用。完好的电阻打上“√”。 检查运算放大器。将脉冲信号之后接一个390K电阻，然后接放大器，反向端进入，然后用万用表依次测量放大器输入端和输出端是否为+1V和-1V,若为此结果，则表示放大器完好。 检查电路板上是否有虚焊点的存在。 实验内容 惯性环节（一阶系统）： G(s)=, K=, T= 电路图如图所示： 从输入端加入阶跃信号 a.令K=1，观察T=1s,2s时的波形，记录ts 计算元件的设定参数： 令K=1，即R1=R2=100K; 当T=1s时，C= = =10u 当T=1s时，C= = =20u 即K=1，T=1s时，R1=R2=100K，C= =10u K=1，T=2s时，R1=R2=100K，C= =20u 数据记录： K=1 T R2 C ts K 1s 100K 10u 4.16 s 1 2s 100K 20u 8.32 s 1 K=1，T=1s时,实验波形如图所示： K=1，T=2s时,实验波形如图所示： b. 保持T=1s不变，分别观察K=1、2时的输出波形，并作记录ts。 令T=1s 当K=1时,R1=R2=100K,C= = =10u 当K=2时,R1= 100K, R2=200K, C= = =5u 即K=1，T=1s时，R1=R2=100K，C= =10u K=2，T=1s时，R1=100K, R2=200K,C= =5u 数据记录： T=1s T R2 C ts K 1s 100K 10u 4.16 s 1 1s 200K 5u 4.32 s 2 附：实验波形 K=1，T=1s时,实验波形如图所示： K=2，T=1s时,实验波形如图所示： MATLAB 仿真： (1)如图所示连接系统； (2)在Simulation/Simulation parameters中将仿真时间(Stop Time )设置为10秒； (3)单击Simulation/Start开始仿真，打开示波器Scope显示仿真结果； (4)令K=1，分别观察T=1s,T=2s时的仿真结果的变化； (5)令T=1s，分别观察K=1,K=2时的仿真结果的变化； K=1，T=1s时,仿真如图所示： 系统连接图： 仿真结果： 惯性 K=1，T=1s K=1，T=2s时,仿真如图所示： 系统连接图： 仿真结果： 惯性 K=1，T=2s K=2，T=1s时,仿真如图所示： 系统连接图： 仿真图形 计算ts理论值：(取=2%) K=1，T=1s ts=4T=4s 误差= K=1，T=2s ts=4T=8s 误差= K=2，T=1s ts=4T=4s 误差= 震荡环节： 从输入端加入阶跃信号，分别观察ξ=0.1、0.5、1时的输出波形，并记录 计算元件的设定参数： T=0.1s 当ξ=0.1时 R1=100K, R2===500K, C===0.2u 当ξ=0.5时 R1=100K, R2===100K, C===1u 当ξ=1时 R1=100K, R2===50K, C===2u 即T=0.1s，ξ=0.1时，R1=100K, R2=500K, C=0.2u T=0.1s，ξ=0.5时，R1=100K, R2=100K, C=1u T=0.1s，ξ=1时，R1=100K, R2=50K, C=2u 实验数据记录 T R2 ξ C ts