微机与自动控制原理实验报告书..doc

江南大学 继续教育与网络教育学院 微机与自动控制原理 实验报告书 实验名称：实验一 典型环节的模拟研究 实验二 典型系统瞬态响应和稳定性 学习中心：无锡市现代远程教育中心（江苏无锡） 专业：机械制造与自动化 批次：201309 姓名：曹佳军 证件号码 学号：913911484 同实验者姓名：黄海光、高雁、曹佳军、吴惠刚、 蒋国荣、朱国兴、刘贞元 实验时间：2014.11.6 总评成绩： 评阅教师： 成绩评定 文字图表（30%） 数据处理（40%） 内容完整（30%） 实验一 典型环节的模拟研究 一、实验目的 了解并掌握TAP-2教学实验系统模拟电路的使用方法，掌握典型环节模拟电路的构成方法，培养学生实验技能。 熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。 了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验仪器设备 实验设备名称 规格型号 编号 备注 超低频示波器一台 直流稳压电源（15V）一台 万用表一块 三、实验原始数据 实验前选定典型换接模拟电路的元件（电阻，电容）参数各两组。 1. 比例（P）环节 比例环节的模拟电路图如图1-1B所示，其传递函数为： 比较式（1-1）和（1-2）得 当输入为单位阶跃信号，即时，，则 由式（1-1）得到 所以输出响应为 （1-4） 其输出波形如图1-1C。 2. 积分（I）环节 积分环节的模拟电路如图1-2B所示。 积分环节模拟电路的传递函数为 比较式（1-5）和（1-6）得 当输入为单位阶跃信号，即即时，，则由式（1-5）得到 所以输出响应为 （1-8） 其输出波形如图1-2C 3. 比例积分（PI）环节 其传递函数为： （1-9） 积分环节的模拟电路如图1-3B所示。 积分环节模拟电路的传递函数为: （1-10） 比较式（1-9）和（1-10）得 （1-11） 当输入为单位阶跃信号，即即时，，则由式（1-5）得到 所以输出响应为 （1-12） 其输出波形如图1-3C 4. 比例微分（PD）环节 其传递函数为 （1-13） 比例微分环节的模拟电路如图1-4B所示。 其传递函数为: （1-14） 考虑到，所以 （1-15） 比较式（1-13）和（1-15）得 （1-16） 当输入为单位阶跃信号，即即时，，则由式（1-5）得到 所以输出响应为 （1-17） 其中为单位脉冲函数。 式（1-17）为理想的比例微分环节的输出响应，考虑到比例微分环节的实际模拟电路（式（1-14），则实际的输出响应为： （1-18） 图1-4C和图1-4D分别式比例微分环节的理想输出波形和实际输出波形。 5. 惯性（T）环节 其传递函数为 （1-19） 比例微分环节的模拟电路如图1-5B所示。 其传递函数为: （1-20） 比较式（1-13）和（1-15）得 （1-21） 当输入为单位阶跃信号，即即时，，则由式（1-19）得到 所以输出响应为 （1-22） 其输出波形如图1-5C。 6. 比例积分微分（PID）环节 其传递函数为 （1-23） 比例积分环节的模拟电路如图1-6B所示。 积分环节模拟电路的传递函数为: （1-24） 考虑到，则式（1-24）可以近似为： （1-25） 比较式（1-23）和（1-25）得 （1-26） 当输入为单位阶跃信号，即即时，，则由式（1-23）得到 所以输出响应为 （1-27） 其中为单位脉冲函数。 式（1-27）为理想的比例积分微分环节的输出响应，考虑到比例积分微分环节的实际模拟电路（式（1-24）），则实际输出响应为： （1-28） 图1-6C为理想PID输出波形，图1-6D为实际PID模拟电路的输出波形。 四、实验观测记录 环节 P I 参数 　R1=100K R1=200K　 　C=1μF 　C=2μF 阶跃响应波形 理想 　 　 　 　 实测