实验一(New)

实实验验一一控控制制系系统统典典型型环环节节的的模模拟拟实实验验一、实验目的1、掌握控制系统中各典型环节的电路模拟，观测典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。2、观察一阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应。根据一阶系统的单位阶跃响应曲线，确定一阶系统的时间常数。二、实验内容及分析注意：振荡环节用正阶跃信号，其余则用负阶跃信号；表中第3列预习时完成。典型环节模拟电路图及传递函数写出单位阶跃响应表达式画出单位阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线分析参数影响参数曲线比例环节G(s)=K=R2/R1U0(t)=K=1R1=R2=K=2R1=R2=惯性环节G(s)=1TsK,其中K=R2/R1,T=R2CU0(t)=K=1，T=1R1=R2=C=K=1，T=0.5R1=R2=C=积分环节G(s)=1/(Ts),其中T=R1CU0(t)=T=1R1=C=T=0.5R1=C=比例微分环节PDG(s)=K(TDS+1),其中K=R2/R1,TD=R1CU0(t)=K=2,Td=0.5R1=R2=C=K=1,Td=2R1=R2=C=2典型环节模拟电路图及传递函数单位阶跃响应及曲线实测阶跃响应分析参数影响参数曲线比例积分环节PIG(s)=)11(TsK,其中K=R2/R1,T=R2CU0(t)=K=1,T=1R1=R2=C=K=2,T=2R1=R2=C=振荡环节G(s)=212121//TKssTTK,11221TKT其中K1=R2/R1,T1=R2C1,T2=R3C2。U0(t)=K1=1，T1=0.1T2=0.1=0.5R1=R2=R3=100KC1=C2=1uFK1=1，T1=0.1T2=0.2=0.707R1=R2=100KR3=200KC1=C2=1uF注意：测单位阶跃响应时输入端用负阶跃信号；测单位斜坡响应时，输入端采用典型环节中积分环节(T=1)的输出，且用正阶跃信号。同时观察斜坡输入和斜坡响应。模拟电路图及传递函数参数单位阶跃响应曲线U0(t)=1-e-t/T单位斜坡响应曲线U0(t)=t-T+Te-t/T一阶系统GK(s)=1/(Ts),T=R0C11)(TssT=1R0=C=T=0.1R0=C=3三、实验总结：1、用运放模拟典型环节时，其传递函数是在哪两个假设条件下近似导出的？2、在什么条件下，惯性环节可以近似视为积分环节？在什么条件下，惯性环节可以近似视为比例环节？3、如何根据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？4、一阶系统为什么对阶跃输入的稳态误差为零，而对单位斜坡输入的稳态误差为T？（利用静态误差系数法说明）5、一阶系统的单位斜坡响应能否由其单位阶跃响应求得？6、写出实验心得与体会。