自控实验1典型环节的电路模拟Word文档下载推荐.docx

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谭强学号：

03009224

实验时间：

2011年10月26日

评定成绩：

审阅教师：

一、画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。

1.比例（P）环节

图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。

若比例系数K=1时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K；

若比例系数K=2时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=200K。

2.积分（I）环节

若积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R=100K,C=10uF（T=RC=100K*10uF=1）；

若积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：

R=100K，C=1uF（T=RC=100K*1uF=0.1）。

3.比例积分（PI）环节

若取比例系数K=1、积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K，C=10uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*10uF=1S）；

若取比例系数K=1，积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：

R1=100K，R2=100K，C=1uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*1uF=0.1S）。

4.比例微分（PD）环节

若比例系数K=1、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K，R2=100K，C=10uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*10uF=1S）；

若比例系数K=0.5S、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=200K,R2=100K,C=10uF

（K=R2/R1=0.5,T=R1C=100K*10uF=1S）。

5.惯性环节

若比例系数K=1、时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K,C=10uF（K=R2/R1=1,T=R2C=100K*10uF=1）;

若比例系数K=1，时间常数T=2S时，电路中的参数取：

R1=100K，R2=200K，C=10uF（K=R2/R1=2，T=R2C=200K*10uF=2）

二、写出各典型环节的传递函数和方框图

其中

三,根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线，分析参数变化对动态特性的影响

1.比例环节：

（1）若比例系数K=1时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K：

（2）若比例系数K=2时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=200K

分析：

由于是比例环节，参数的变化对于动态特性没有影响。

2.积分环节

（1）若积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R=100K,C=10uF（T=RC=100K*10uF=1）：

（2）若积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：

R=100K，C=1uF（T=RC=100K*1uF=0.1）：

当积分环节的时间常数T变小的时候，积分作用更加强烈，达到稳定值所需要的时间更短，在波形图中表现为斜率更大。

（1）若取比例系数K=1、积分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K，C=10uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*10uF=1S

（2）若取比例系数K=1，积分时间常数T=0.1S时，电路中的参数取：

R1=100K，R2=100K，C=1uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*1uF=0.1S）：

比例系数K的变化不会影响系统的动态特性；

而积分常数越小，说明积分的作用越强烈，在图上表现为斜率更大。

（1）若比例系数K=1、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K，R2=100K，C=10uF（K=R2/R1=1，T=R1C=100K*10uF=1S）：

（2）若比例系数K=0.5S、微分时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=200K,R2=100K,C=10uF（K=R2/R1=0.5,T=R1C=100K*10uF=1S）

微分时间常数越小，微分作用越强烈，图中表现为当输入有了一个相应后，更快地达到稳定值。

由于两次测试的微分常数相等，动态特性相同，最后达到的稳定值不同，这是由比例系数K的不同引起的。

5．惯性环节

（1）若比例系数K=1、时间常数T=1S时，电路中的参数取：

R1=100K,R2=100K,C=10uF（K=R2/R1=1,T=R2C=100K*10uF=1）

（2）若比例系数K=1，时间常数T=2S时，电路中的参数取：

惯性环节的时间常数越大代表惯性越大。

四、实验思考题

1.用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件下近似导出的？

答：

（1）假定运放具有理想特性，即满足“虚短”“虚断”特性

（2）运放的静态量为零，输入量、输出量和反馈量都可以用瞬时值表示其动态变化。

2.积分环节和惯性环节主要差别是什么？

在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？

而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？

答：

惯性环节的特点是，当输入x（t）作阶跃变化时，输出y（t）不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。

而积分环节，当输入为单位阶跃信号时，输出为输入对时间的积分，输出y（t）随时间呈直线增长。

当t趋于无穷大时，惯性环节可以近似地视为积分环节，当t趋于0时，惯性环节可以近似地视为比例环节。

3.在积分环节和惯性环节实验中，如何根据单位阶跃响应曲线的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？

对积分环节，积分时间常数T的数值等于输出信号变化到与输入信号的阶跃变化量相等时所经过的一地那时间。

在单位阶跃响应曲线上就能确定；

对惯性环节，时间常数T就是当输入信号为为阶跃函数时，输出信号以起始速度变化到最后平衡值所需的时间。

从单位阶跃响应曲线的起始点做切线与最后平衡值相交，则起始点到此交点所经历的时间就是惯性环节的时间常数T。

4.为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定误差？

选择的电子元器件，输入输出曲线，不可能像理论那样的线性，再加上元器件都有温度特性曲线.器件参数都有误差。

综合起来，电路模拟实验中实际曲线和理论曲线就有一定的误差。

5、为什么PD实验在稳定状态时曲线有小范围的振荡？

积分环节的特点是无差调节的。

在PD实验中，有积分作用的环节，容易造成调节过头而引起调节过程的反复振荡。

所以含有积分环节的响应曲线稳定状态时有小范围的振荡。