实验一典型环节的电路模拟和数字仿真实验.docx

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实验一典型环节的电路模拟和数字仿真实验

实验一典型环节的电路模拟与数字仿真实验

一实验目的

通过实验熟悉各种典型环节传递函数及其特性，掌握电路模拟和数字仿真研究方法。

二实验内容

1.设计各种典型环节的模拟电路。

2•编制获得各种典型环节阶跃特性的数字仿真程序。

3•完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。

4.运行所编制的程序，完成典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。

三实验步骤

1•熟悉实验设备，设计并连接各种典型环节的模拟电路；

2•利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究

参数变化对典型环节阶跃特性的影响；

3•用MATLAB编写计算各典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟测试结果作比较。

分析实验结果，完成实验报告。

四实验结果

1•积分环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果:

2•比例积分环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果:

3•比例微分环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果:

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4.惯性环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果:

5•实验结果分析：

积分环节的传递函数为G=1/Ts（T为积分时间常数），惯性环节的传递函数为G=1/（Ts+1）（T为惯性环节时间常数）。

当时间常数T趋近于无穷小，惯性环节可视为比例环节，

当时间常数T趋近于无穷大，惯性环节可视为积分环节。

实验二典型系统动态性能和稳定性分析的电路模拟与数

字仿真研究

一实验目的

1•学习和掌握动态性能指标的测试方法。

2.研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。

二实验内容

1•观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。

三实验步骤

1•熟悉实验设备，设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成

的二阶闭环系统的模拟电路；

2•利用实验设备观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超

调量和调节时间；

3.二阶系统模拟电路的参数观测参数对系统的动态性能的影响；

4•分析结果，完成实验报告。

四实验结果

典型二阶系统

仿真结果：

1）过阻尼

2）无阻尼

3）欠阻尼

实验分析:

超调量变小，调节时间变大

实验三典型环节的频率特性测试

一实验目的

1•学习和掌握测量典型环节频率特性曲线的方法和技能。

2•学习根据实验所得频率特性曲线求取传递函数的方法。

二实验内容

1.用实验方法完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试。

2.用实验方法完成典型二阶系统开环频率特性曲线测试。

3•根据测得的频率特性曲线求取各自的传递函数；

4.用数字仿真方法求取一阶惯性环节的频率特性和二阶系统开环

频率特性，并与实验所得结果比较。

三实验步骤

1.熟悉实验设备中的正弦信号发生电路，掌握改变信号幅值和频率的方法；

2.利用实验设备完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试；

3.利用实验设备完成典型二阶系统开环频率特性曲线测试；

4.根据测得的频率特性曲线求取各自的传递函数；

5.运行计算机，分析结果，完成报告。

四实验结果

1.试用一阶惯性环节传递函数参数、电路设计及其幅相频特性曲线

一阶惯性环节模拟电路

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阶开环传递函数参数、电路设计及其幅相频特性曲线

二阶系统模拟电路

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实验四线性系统串联校正的电路模拟与数字仿真研究

一实验目的

1•熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态特性的影响。

2•掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。

二实验内容

1•观测未校正系统的稳定性和动态特性。

2.按动态特性要求设计串联校正装置。

3•观测加串联校正装置后的系统的稳定性和动态特性，并观测校正

装置参数改变对系统性能的影响。

4•对线性系统串联校正装置进行计算机仿真研究，并对电路模拟与数字仿真结果进行比较研究。

三实验步骤

1•利用实验设备，根据图连接未校正电路，完成该系统的稳定性和动态特性观测；

2.按动态特性要求设计串联传递函数和模拟电路；

3.利用实验设备，根据图连接校正后电路，完成该系统的稳定性和动态特性观测；

4•改变串联校正装置的参数，对家校正后的二阶闭环系统进行调试，使其性能指标满足预定要求；

5.对线性系统串联校正装置进行计算机仿真研究，并对电路模拟与数字仿真结果进行比较研究;

6•分析实验结果，完成报告四实验结果

1•试验用未加校正二阶闭环系统模拟电路

仿真结果为:

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2.试验用加校正后的二阶闭环系统模拟电路

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3.实验结果分析

加入校正装置后，可以使为校正系统的缺陷得到补偿，在一定程度

上能够使已校正系统满足要求的性能指标。

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