实验一 典型环节的模拟研究

自动控制原理 实验报告

实验名称：班 级：姓 名：学 号：

实验一 典型环节的模拟研究

一、实验目的

1、 学习典型环节模拟电路，通过搭建典型环节模拟电路，熟悉并掌握自动控制实验箱的使

用方法。

2、 掌握典型环节的matlab软件仿真方法。

3、 了解并掌握各典型环节的传递函数及其特性，观察和分析个典型环节的响应曲线。

二、实验内容

1、 构成个典型环节模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义 2、 用Matlab软件仿真个典型环节的阶跃响应，分析其性能。

3、 在自控实验箱中搭建个典型环节的模拟电路，调节模拟电路参数，观测并记录各环节的

阶跃响应曲线，研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。 4、 将软件仿真结果与模拟电路观测的结果作比较。

三、实验步骤

1、 构成典型环节模拟电路 （1） 比例环节

传递函数为：G（s）=K=R2/R1，R1=200K, R2=100K或R2=200K （2） 积分环节

传递函数为：G（s）=1/(T*s),T=R1*C1，R1=200K，C1=1.0uF或2.0uF （3） 比例积分环节

传递函数为：G（s）=K+1/(T*s), K=R4/R3，T=R3*C1，R1=200K，C1=1.0uF或2.0uF （4） 微分环节

传递函数为：G（s）=Ts，T=R2*C1，R2=100K，C1 =0.1uF

（5） 比例微分环节

传递函数为：G（s）=K+Ts，K=R2/R1，T=R2*C1，R2=100K，C1 =0.1uF （6） 惯性环节

传递函数为：G（s）=K/(Ts+1)，K=R2/R1，T=R2*C1，C1=1.0uF或2.0uF

2、 用Matlab软件仿真实现各典型环节阶跃响应，并保存不同参数下各环节的阶跃响应曲

线；

（1）比例环节 R2=200K： g=tf(200,200); step(g)

R2=100K： g=tf(100,200); step(g)

（2）积分环节 C1=1.0uF： g=tf(1,[0.2 ,0]); step(g), axis([0 1 0 5])

C1=2.0uF： g=tf(1,[0.4,0]);

step(g), axis([0 1 0 2.5]) （3）比例积分环节 C1=1.0uF： g=tf([0.2,1],[0.2,0]); step(g), axis([0 1 0 10.5])

C1=2.0uF： g=tf([0.4,1],[0.4,0]); step(g), axis([0 1 0 5.5])

（4）微分环节

不能用step（）函数，用Simulink仿真

（5）比例加微分环节

不能用step（）函数，用Simulink仿真 R1=20K

R1=100K

（6）惯性环节 C1=1.0uF g=tf(1,[0.2,1]); step(g)

C2=2.0uF g=tf(1,[0.4,1]); step(g)

3、 在自控实验箱中搭建各环节模拟电路，观测并记录个典型环节阶跃响应曲线，调整参数，

重复进行。

四、实验结果

各典型环节软件仿真和实测的阶跃响应曲线，如下表

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