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实验一典型环节的模拟研究一．实验目的1．通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握自动控制综合实验台的使用方法。2．了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性，观察和分析各典型环节的响应曲线，掌握电路模拟研究方法。二．实验内容1．搭建各种典型环节的模拟电路，观测并记录各种典型环节的阶跃响应曲线。2．调节模拟电路参数，研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。三．实验步骤在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器。1．观察比例环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。注：a.掌握示波器的使用、标定和测量。b.搭建阶跃信号的电路，用示波器观察波形。c.了解运算放大器的引脚定义。典型比例环节模拟电路如图1-1-1所示，比例环节的传递函数为：0()()iUsKUs图1-1-1典型比例环节模拟电路实验步骤：（1）设置阶跃信号源：A．将阶跃信号区的“0～1V”端子与实验电路A1的“Ui”端子相连接B．按压阶跃信号开关按钮就可以在“0～1V”端子产生阶跃信号。C.用示波器通道CH2观察。（2）搭建典型比例环节模拟电路：A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“IN”端子相连接；B．按照图1-1-1拨动阶跃信号开关按钮：（3）连接示波器：将实验电路A2的“Uo”与示波器通道CH1相连接。（4）输入阶跃信号，通过示波器观测输出阶跃响应曲线并进行记录。2．观察积分环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。典型积分环节模拟电路如图1-1-2所示，积分环节的传递函数为：0()1()iUsUsTS图1-1-2典型积分环节模拟电路同上1实验步骤3．观察比例积分环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A5。典型比例积分环节模拟电路如图1-1-3所示，比例积分环节的传递函数为：0()1()iUsKUsTS图1-1-3典型比例积分环节模拟电路同上1实验步骤4．观察微分环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。典型微分环节模拟电路如图1-1-4所示，微分环节的传递函数为：0()()iUsTSUs图1-1-4典型微分环节模拟电路同上1实验步骤5．观察比例微分环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A2。典型比例微分环节模拟电路如图1-1-5所示，比例微分环节的传递函数为：0()(1)()iUsKTSUs图1-1-5（a）典型比例微分环节模拟电路图1-1-5（b）典型比例微分环节模拟电路同上1实验步骤6．观察比例微分积分环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A3、实验电路A2。典型比例微分积分环节模拟电路如图1-1-6所示，比例微分积分环节的传递函数为：0()1()pdiiUSKTSUSTS图1-1-6（a）典型比例微分积分环节模拟电路图1-1-6（b）典型比例微分积分环节模拟电路同上1实验步骤；7．观察惯性环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、示波器、实验电路A1、实验电路A2。典型惯性环节模拟电路如图1-1-7所示，惯性环节的传递函数为：0()()1iUsKUsTS图1-1-7典型惯性环节模拟电路同上1实验步骤；8．观察二阶振荡环节的阶跃响应曲线实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。典型二阶振荡环节模拟电路如图1-1-8所示，二阶振荡环节的传递函数为：2022()()2ninnUsUsSS图1-1-8典型二阶振荡环节模拟电路同上1实验步骤；四．实验结果绘出各种典型环节理想的和实测的阶跃响应曲线典型环节理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线比例环节K=1K=0.5积分环节C1=1.0uFC1=2.0uF比例积分环节C1=1.0uFC1=2.0uF微分环节R1=20KR1=100K比例微分环节图（a）图（b）比例微分积分环节图（a）图（b）惯性环节C1=1.0uFC1=2.0uF二阶振荡环节R4=200KR4=50K