控制系统的典型环节的模拟实验报告.docx

课程名称：控制理论乙指导老师：成绩：

实验名称：控制系统典型环节的模拟实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1．熟悉超低频扫描示波器的使用方法

2．掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路

3．测量典型环节的阶跃响应曲线

4．铜鼓哦是暗夜男了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响

二、实验内容和原理

以运算放大器为核心元件，由其不同的RC输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如下图所示。

右图中可以得到：

由上式可求得有下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应

1．积分环节

连接电路图如下图所示

和第一个实验相同，电源为峰峰值为30V的阶跃函数电源，运放为LM358型号运放。在这次实验中，R2并不出现在电路中，所以我们可以同时调节R1的值和C的值来改变该传递函数的其他参量值。具体表达式为：

式中：

由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像

实验要求积分环节的传递函数需要达到（1）（2）

2．比例微分环节

连接电路图如下图所示

在该电路中，实验器材和第一次实验与第二次实验不变，R2仍然固定为1M不改变。R1与C并联之后与运算放大器的负端相连，R2接在运放的输出端和负输入端两端，起到了负反馈调节作用。具体表达式为：

式中，，

由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像

实验要求惯性环节的传递函数需要达到（1）（2）

3．惯性环节

连接电路图如图所示

在该图中，电源由控制理论电子模拟箱中的阶跃响应电源来代替，电源的峰峰值为30V；在模拟电子箱中，运算放大器采用LM358型号的运算放大器。在控制理论电子模拟箱中，R2是一个固定值，固定为1MΩ，所以我们可以调整R1和C来改变阶跃响应

函数图像的其他参数。电阻R2和电容C并联接入在运放的负输入端和输出端之间，起到了负反馈调节作用。具体导出式如下

式中，，

由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像

实验要求惯性环节的传递函数需要达到（1）（2）

三、主要仪器设备

1．控制理论电子模拟实验箱一台

2．超低频慢扫描示波器一台

3．万用表一只

四、操作方法和实验步骤

1.积分环节

（1）按照电路原理图，将实际的电路图连接起来

（2）根据实验要求的传递函数算出R1与C的值。

在实验1中，T=RC=1，所以取R1=1MΩ，C=1μF；在实验2中，T=RC=0.5，所以取R1=1MΩ，C=0.5μF（由两个1μF的电容串联得到0.5μF的电容）

（3）将示波器的两个表笔接入输出端和输入端

（4）接通电源，按下按钮，观察在阶跃函数的直流电源激励下，输出端的阶跃响应。

2．比例微分环节

（1）按照电路原理图，将实际的电路图连接起来

（2）根据实验要求的传递函数算出R2、R1与C的值。由于R2固定为1MΩ，所以只能调整R1和C的值

来完成实验。

在实验1中，K=2，T=1，所以取R1=0.5，R2=0.5MΩ，C=1/R1=2μF（由两个1MΩ并联起来得到0.5MΩ的电阻，由两个1μF并联起来得到2μF的电容）

在实验2中，K=1，T=2，所以R1=R2=1MΩ，C=1μF

（3）将示波器的两个表笔接入输出端和输入端

（4）接通电源，按下按钮，观察在阶跃函数的直流电源激励下，输出端的阶跃响应。

3．惯性环节

（1）按照电路原理图，将实际的电路图连接起来

（2）根据实验要求的传递函数算出R1、R2与C的值。实验箱中R2电阻固定为1MΩ。在实验1中，T=1，K=1，所以R1=R2=1MΩ，C=1μF；

在实验2中，T=0.5，K=1，所以R1=R2=1MΩ，C=0.5μF（由两个1μF的电容串联得到0.5μF的电容）

（3）将示波器的两个表笔接入输出端和输入端

（4）接通电源，按下按钮，观察在阶跃函数的直流电源激励下，输出端的阶跃响应。

五、实验数据记录和处理

1．积分环节

（1）

（2）

2.比例积分环节

（1）

（2）

3.惯性环节

（2）

六、实验结果与分析

1．实验结果分析

（1）积分环节

①

理论值：上升时间为15s，输出电压为15V。

实际值：输出电压为14.2V，上升时间为13.0s。误差为9.0%与5.3%

②

理论值：上升时间为7.5s，输出电压为15V。

实际值：输出电压为14.2V，上升时间为7.32s。误差为3.0%与5.3%

（2）比例积分环节

①

理论值：上升时间70ms，上升电压15V

实际值：上升时间72.0ms，上升电压14.8V。误差为2.8%和1.3%。

②

理论值：上升时间140ms，上升电压15V

实际值：上升时间为132ms，上升电压为14.2V。误差为5.7%和5.3%

（3）惯性环节

①

理论值：时间常数为1s，上升时间为4s，上升电压1V

实际值：上升时间为3.02s，上升电压为1.00V。

②

理论值：时间常数为0.5s，上升时间为2s，上升电压1V

实际值：上升时间为1.38V，上升电压为1.00V。

2．实验误差分析

（1）运算放大器工作状态下并不是理想状态，导致实际值和理论值相差较多。

（2）示波器的读数时，采用了光标测量的方法。用肉眼估计是否达到平衡值，造成了一定的误差。

（3）惯性环节的误差比较大，可能是我们没有等到储能式电容全部将电量完全放

出就开通了电源，继续了下一步实验，导致上升时间和理论值相比，误差很大，甚至出现了差错。

（4）积分环节和比例积分环节的上升电压均没有达到15V，原因可能是微小电流在较大电阻值上产生了压降，从而使被测值与理论值存在误差。

（5）比例积分环节的输出电压达到稳定之后，出现了一定范围内的波动，使得波

形非常复杂。原因可能是因为电容在不断充电和放电的过程中，造成了一定范围内的阻尼震荡。

3．实验思考题分析

（1）用运放模拟典型环节时，其传递函数实在那两个假设条件下近似导出的？

答：假定运放具有理想的“虚短”和“虚断”特性；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？在什么条件县，惯性环节可以近似地

视为积分环节？在什么条件下，又可以视为比例环节？

答：惯性环节的特点是，当输入作阶跃变化时，输出信号不能立刻达到稳态值，稳态输出以指数规律变化，而级分环节，当输入为单位阶跃信号的时候，输出为输入对时间的积分，输出信号随时间呈现直线增长，当t趋向于无穷大的时候，惯性环节可以近似的视为积分环节，当趋于0的时候，惯性环节可以近似的视为比例环节。

（3）如何根据阶跃响应的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？

答：用示波器的“时标”开关测出渡过时间t。由公式T=t/4计算时间常数。

七、讨论、心得

1.阶跃响应的输入不宜过大，否则会烧坏运算放大器。

2.电容式储能元件，使用完之后一定要先对其进行放点处理，才能进行下一次实验。

3.波形观察末端会出现阻尼震荡，是电容充电和放电的时候出现的情况。

4.惯性环节的特点是，当输入x（t）作阶跃变化时候，输出y（t）不能立刻达到稳态值，瞬态输出以指数规律变化。二积分环节，当输入为单位阶跃信号的额时候，输出为输入对时间的积分，输出波形随时间呈现增长。

5.当t趋向于无穷大时（s趋近于0），惯性环节可以近似视为积分环节；当t趋近于0（s趋近于无穷

大）时，惯性环节课近似视为比例环节。

6.通过本次实验，将课上学过的理论分析和实验过程和结果分析紧密的结合在一起，在理解了怎样实现积分环节、比例微分环节和惯性环节的电路的同时，也充分理解传递函数在电路系统的控制环节当中的重要性。这次实验虽然很简单，但却对我们以后的控制理论实验打下了基础。

模拟电子电路仿真和实测实验方案的设计实验报告111-副本

课程专题实验报告 （1） 课程名称：模拟电子技术基础 小组成员：涛，敏 学号：0，0 学院：信息工程学院 班级：电子12-1班 指导教师：房建东 成绩： 2014年5月25日

工业大学信息工程学院课程专题设计任务书（1）课程名称：模拟电子技术专业班级：电子12-1 指导教师（签名）： 学生/学号：涛 0敏0

实验观察R B 、R C 等参数变化对晶体管共射放大电路放大倍数的影响 一、实验目的 1． 学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及R B 、R C 等参数对放大倍数的影响。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、 信号发生器 2、 双踪示波器 SS —7802 3、 交流毫伏表 V76 4、 模拟电路实验箱 TPE —A4 5、 万用表 VC9205 四、实验容 1．测量静态工作点 实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +? I E ＝E BE B R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）

图1 晶体管放大电路实验电路图 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝ C C CC R U U U BE ＝U B －U E U CE ＝U C －U E 计算出放大器的静态工作点。 五．晶体管共射放大电路Multisim仿真 在Multisim中构建单管共射放大电路如图1(a)所示，电路中晶体管采用FMMT5179 （1）测量静态工作点 可在仿真电路中接入虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压 表，以便测量I BQ 、I CQ 和U CEQ ，如图所示。

典型环节地模拟研究实验报告材料

第三章 自动控制原理实验 3.1 线性系统的时域分析 3.1.1典型环节的模拟研究 一. 实验目的 1． 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达 式 2． 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的 影响 二．典型环节的结构图及传递函数 方 框 图 传递函数 比例 （P ） K (S) U (S) U (S)G i O == 积分 （I ） TS 1(S)U (S)U (S)G i O == 比例积分 （PI ） )TS 11(K (S)U (S)U (S)G i O +== 比例微分 （PD ） )TS 1(K (S) U (S) U (S)G i O +== 惯性环节 （T ） TS 1K (S)U (S)U (S)G i O += = 比例积分微分（PID ） S T K S T K K (S)U (S)U (S)G d p i p p i O ++ == 三．实验容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告 运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。

1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 传递函数：0 1(S) (S)(S)R R K K U U G i O = == ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！ （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）； 该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元右显示）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （b ）测孔联线 （3）运行、观察、记录： 打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线Uo （t ）见图3-1-2。示波器的截图详见虚 拟示波器的使用。 图3-1-2 比例环节阶跃响应曲线图 图3-1-3 惯性环节阶跃响应曲 线 实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。

模拟电路实验报告.doc

模拟电路实验报告 实验题目：成绩：__________ 学生姓名：李发崇学号指导教师：陈志坚 学院名称：专业：年级： 实验时间：实验室： 一．实验目的： 1.熟悉电子器件和模拟电路试验箱； 2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影 响； 3.学习测量放大电路Q点、A V、r i、r o的方法，了解公发射极电路特 性； 4.学习放大电路的动态性能。 二、实验仪器 1．示波器 2．信号发生器 3．数字万用表 三、预习要求 1．三极管及单管放大电路工作原理： 2．放大电路的静态和动态测量方法：

四．实验内容和步骤 1．按图连接好电路： (1)用万用表判断试验箱上三极管的好坏，并注意检查电解电容 C1，C2的极性和好坏。 (2)按图连接好电路，将Rp的阻值调到最大位置。（注：接线前先 测量电源+12V，关掉电源后再连接） 2．静态测量与调试 按图接好线，调整Rp，使得Ve=1.8V，计算并填表 心得体会：

3.动态研究 (一)、按图连接好电路 (二)将信号发生器的输入信号调到f=1kHz,幅值为500mVp，接至放大电路A点。观察Vi和V o端的波形，并比较相位。 (三)信号源频率不变，逐渐加大信号源输出幅度，观察V o不失真时的最大值，并填表： 基本结论及心得： Q点至关重要，找到Q点是实验的关键， (四)、保持Vi=5mVp不变，放大器接入负载R L，在改变Rc，R L数值的情况下测量，并将计算结果填入表中：

实验总结和体会： 输出电阻和输出电阻影响放大效果，输入电阻越大，输出电阻越小，放大效果越好。 (1)、输出电阻的阻值会影响放大电路的放大效果，阻值越大，放大的倍数也越大。 (2)、连在三极管集电极的电阻越大，电压的放大倍数越大。 (五)、Vi=5mVp，增大和减小Rp，观察V o波形变化，将结果填入表中： 实验总结和心得体会： 信号失真的时候找到合适Rp是产生输出较好信号关键。 （1）Rp只有在适合的位置，才能很好的放大输入信号，如果Rp阻值太大，会使信号失真，如果Rp阻值太小，则会使输入信号不能被

1 典型环节的电路模拟

实验报告 课程名称： 控制理论（乙） 指导老师： 韦巍老师的助教 成绩：_________________ 实验名称： 典型环节的电路模拟 实验类型： 控制理论实验 同组学生姓名： 无 第一次课 典型环节的电路模拟 一、实验目的 1.1熟悉THBDC-2型实验平台及“THBDC-2”软件的使用； 1.2熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟； 1.3测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。 二、实验内容 2.1设计并组建各典型环节的模拟电路； 2.2测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。 三、实验原理 自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。 本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图如图3-1所 示。图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。 图3-1 3.1 积分环节 积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为： 设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T 时的响应曲线如图3-2所示。 图3-2 3.2比例积分(PI)环节 比例积分环节的传递函数与方框图分别为： )11(11)()()(21211212CS R R R CS R R R CS R CS R S U S U s G i O +=+=+== 其中T=R 2C ，K=R 2/R 1 设U i (S)为一单位阶跃信号，图3-3示出了比例系数(K)为1、积分系数为T 时的PI 输出响应曲线。 图 3-3 Ts S U S U s G i O 1 )()()(= =

典型环节的模拟研究自动控制实验报告

实验报告 实验课程：自动控制理论 学生： 学号： 专业班级：

2013年 12 月 20日 大学实验报告 学生：学号：专业班级： 实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 典型环节的模拟研究 一、实验要求： 1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 二、主要仪器设备及耗材： 1．计算机一台（Windows XP操作系统） 2．AEDK-labACT自动控制理论教学实验系统一套 3．LabACT6_08软件一套 三、实验容和步骤： 选用虚拟示波器，只要运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）： B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1的Y测孔）调整为4V（调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y测孔）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线

完整版模拟电子电路实验报告

. 实验一晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R 和R组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R，以稳定放大器的静态工EB1B2作点。当在放大器的输入端加入输入信号u后，在放大器的输出端便可得到一i个与u相位相反，幅值被放大了的输出信号u，从而实现了电压放大。0i 图2－1 共射极单管放大器实验电路 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R和R 的电流远大于晶体管T 的 B2B1基极电流I时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算B教育资料．. R B1U?U CCB R?R B2B1 U?U BEB I??I EC R E

）R＋R＝UU－I（ECCCCEC电压放大倍数 RR // LCβA??V r be输入电阻 r R/// R＝R/beiB1 B2 输出电阻 R R≈CO由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶 体管放大电路时， 为电路设计提供必离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各要的依据，在完成设计和装配以后，因此，一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。项性能指标。除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。消除干扰放大器静态工作点的测量与调试，放大器的测量和调试一般包括：与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。、放大器静态工作点的测量 与调试 1 静态工作点的测量1) 即将放大的情况下进行，＝u 测量放大器的静态工作点，应在输入信号0 i教育资料． . 器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I以及各电极对地的电位U、U和U。一般实验中，为了避 ECCB免断开集电极，所以采用测量电压U或U，然后算出I的方法，例如，只要 测CEC出U，即可用E UU?U CECC??II?I，由U确定I（也可根据I），算出CCC CEC RR CE同时也能算出U＝U－U，U＝U－U。EBEECBCE为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I（或U）的调整与测试。 CEC静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u的负半周将被削底，O 如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u的正半周被缩顶（一 O般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端 加入一定的输入电压u，检查输出电压u的大小和波形是否满足要求。如不满Oi

实验一 典型环节的电路模拟与数字仿真实验

实验一典型环节的电路模拟与数字仿真实验 一实验目的 通过实验熟悉各种典型环节传递函数及其特性，掌握电路模拟和数字仿真研究方法。 二实验内容 1.设计各种典型环节的模拟电路。 2.编制获得各种典型环节阶跃特性的数字仿真程序。 3.完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。 4.运行所编制的程序，完成典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。 三实验步骤 1.熟悉实验设备，设计并连接各种典型环节的模拟电路； 2.利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响； 3.用MATLAB编写计算各典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟测试结果作比较。分析实验结果，完成实验报告。 四实验结果 1.积分环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果： 2.比例积分环节模拟电路、阶跃响应 仿真结果：

3.比例微分环节模拟电路、阶跃响应 仿真结果： 4.惯性环节模拟电路、阶跃响应

仿真结果： 5.实验结果分析： 积分环节的传递函数为G=1/Ts(T为积分时间常数)，惯性环节的传递函数为G=1/(Ts+1)（T为惯性环节时间常数）。 当时间常数T趋近于无穷小，惯性环节可视为比例环节， 当时间常数T趋近于无穷大，惯性环节可视为积分环节。

实验二典型系统动态性能和稳定性分析的电路模拟与数 字仿真研究 一实验目的 1.学习和掌握动态性能指标的测试方法。 2.研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。 二实验内容 1.观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 三实验步骤 1.熟悉实验设备，设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路； 2.利用实验设备观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超调量和调节时间； 3.二阶系统模拟电路的参数观测参数对系统的动态性能的影响； 4.分析结果，完成实验报告。 四实验结果 典型二阶系统 仿真结果：1）过阻尼

cmos模拟集成电路设计实验报告

北京邮电大学 实验报告 实验题目：cmos模拟集成电路实验 姓名：何明枢 班级：2013211207 班内序号：19 学号：2013211007 指导老师：韩可 日期：2016 年 1 月16 日星期六

目录 实验一:共源级放大器性能分析 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验内容 (1) 三、实验结果 (1) 四、实验结果分析 (3) 实验二:差分放大器设计 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验要求 (4) 三、实验原理 (4) 四、实验结果 (5) 五、思考题 (6) 实验三：电流源负载差分放大器设计 (7) 一、实验目的 (7) 二、实验内容 (7) 三、差分放大器的设计方法 (7) 四、实验原理 (7) 五、实验结果 (9) 六、实验分析 (10) 实验五：共源共栅电流镜设计 (11) 一、实验目的 (11) 二、实验题目及要求 (11) 三、实验内容 (11) 四、实验原理 (11) 五、实验结果 (14) 六、电路工作状态分析 (15) 实验六：两级运算放大器设计 (17) 一、实验目的 (17) 二、实验要求 (17) 三、实验内容 (17) 四、实验原理 (21) 五、实验结果 (23) 六、思考题 (24) 七、实验结果分析 (24) 实验总结与体会 (26) 一、实验中遇到的的问题 (26) 二、实验体会 (26) 三、对课程的一些建议 (27)

实验一:共源级放大器性能分析 一、实验目的 1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法； 2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真； 3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线； 4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响 二、实验内容 1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。 2、输入共源级放大器电路图。 3、设置仿真环境。 4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。 三、实验结果 1、实验电路图

实验一--典型环节的电路模拟

自动控制原理实验报告 院（系）：能源与环境学院 专业：热能与动力工程 姓名：周宇盛学号： 03010130 同组人员：王琪耀马晓飞 实验时间： 2012 年 10 月 23 日 实验名称：典型环节的电路模拟

一、实验目的 1. 熟悉THBDC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台及上位机软件的使用； 2. 熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟； 3. 测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。 二、实验设备 1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台； 2. PC机一台(含上位机软件)、数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、采接卡接口线； 三、实验内容 1. 设计并组建各典型环节的模拟电路； 2. 测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；

一、各典型环节电路图 1. 比例（P ）环节 根据比例环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 若比例系数K=1时，电路中的参数取：R 1=100K ，R 2=100K 。 若比例系数K=2时，电路中的参数取：R 1=100K ，R 2=200K 。 2. 积分（I ）环节 根据积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 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=时，电路中的参数取：R=100K ，C=1uF(T=RC=100K ×1uF=； 3. 比例积分(PI)环节 根据比例积分环节的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示。 图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。 若取比例系数K=1、积分时间常数T=1S 时，电路中的参数取：R 1=100K ，R 2=100K ，C=10uF(K= R 2/ R 1=1,T=R 1C=100K ×10uF=1)； 若取比例系数K=1、积分时间常数T=时，电路中的参数取：R 1=100K ，R 2=100K ，C=1uF(K= R 2/ R 1=1,T=R 1C=100K ×1uF=。 -+ + R 1 R 2u i -+ + R 0 R 0 u o -+ + R C u i -+ + R 0 R 0 u o

实验报告1--典型环节的模拟研究

南昌大学实验报告 学生姓名：梁志甲学号：6101113153 专业班级：电气134 实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 一、实验项目名称：典型环节的模拟研究 二、实验要求 1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响三、主要仪器设备及耗材 1．计算机一台（Windows XP操作系统） 2．AEDK-labACT自动控制理论教学实验系统一套 3．LabACT6_08软件一套 四、实验内容和步骤 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）：B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1的Y测孔）调整为4V（调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y测孔）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套（b）测孔联线 （3）运行、观察、记录：（注：CH1选‘×1’档。时间量程选‘×1’档） ①打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V阶跃），

用示波器观测A6输出端（Uo ）的实际响应曲线Uo （t ）。 ② 改变比例系数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R 1），重新观测结果，填入实验报告。 2)．观察惯性环节的阶跃响应曲线 典型惯性环节模拟电路如图3-1-4所示。 图3-1-4 典型惯性环节模拟电路 实验步骤： 注：‘S ST’不能用“短路套”短接！ （1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’ 和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui ）： B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND ），右边K4开关拨下（0/+5V 阶跃）。阶跃信号输出（B1的Y 测孔）调整为4V （调节方法：按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮，L9灯亮，调节电位器，用万用表测量Y 测孔）。 （2）构造模拟电路：按图3-1-4安置短路套及测孔联线，表如下。 （b ）测孔联线 （1’档） ① 打开虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观测A6输出端（Uo ），按下信号发生器（B1） 阶跃信号按钮时（0→+4V 阶跃），等待完整波形出来后，移动虚拟示波器横游标到4V （输入）×0.632处，，得到与惯性的曲线的交点，再移动虚拟示波器两根纵游标，从阶跃开始到曲线的交点，量得惯性环节模拟电路时间常数T 。A6输出端（Uo ）的实际响应曲线Uo （t ）。 ② 改变时间常数及比例系数（分别改变运算模拟单元 A1的反馈电阻R1和反馈电容C ），重 新观测结果，填入实验报告。 3)．观察积分环节的阶跃响应曲线 典型积分环节模拟电路如图3-1-5所示。 图3-1-5 典型积分环节模拟电路 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！ （1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），代替信号发生

大学《模拟电子线路实验》实验报告

大连理工大学网络高等教育《模拟电子线路》实验报告 学习中心：奥鹏教育中心 层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化 年级： 学号： 学生姓名：杨

实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 答：1.了解并掌握模拟电子技术实验箱的主要功能及使用方法。 2.了解并掌握数字万用表的主要功能及使用方法。 3.学习并掌握TDS1002型数字存储示波器和信号源的基本操作方法。 二、基本知识 1．简述模拟电子技术实验箱布线区的结构及导电机制。 答：布线区面板以大焊孔为主，其周围以十字花小孔结构相结合，构成接点的连接形式，每个大焊孔与它周围的小孔都是相通的。 2．试述NEEL-03A型信号源的主要技术特性。 答：1.输出波形：三角波、正弦波、方波、二脉、四脉、八脉、单次脉冲信号； 2.输出频率：10HZ~1HZ连续可调； 3.幅值调节范围：0~10Vp-p连续可调； 4.波形衰减：20db、40db； 5.带有6位数字频率计，即可作为信号源的输出监视仪表，也可以作为外侧频率计使用。 3．试述使用万用表时应注意的问题。 答：使用万用表进行测量时，应先确定所需测量功能和量程。 确定量程的原则： 1.若已知被测参数大致范围，所选量程应“大于被测值，且最接近被测值”。 2.如果被测参数的范围未知，则选择所需功能的最大量程测量，根据粗侧结果逐步把量程下调到最接近于被测值的量程，以便测量出更加精准的数值。 如屏幕显示“1”，表明以超过量程范围，需将量程开关转至相应档位上。 3.在测量间歇期和实验结束后，不要忘记关闭电源。 三、预习题 1．正弦交流信号的峰-峰值=__2__×峰值，峰值=__√2__×有效值。 2．交流信号的周期和频率是什么关系？ 答：周期和频率互为倒数。T=1/f f=1/T

典型环节的电路模拟

典型环节的电路模拟

装 订 线实验报告 课程名称：_________控制理论（甲）实验_______指导老师：_____ ____成绩：__________________ 实验名称：_________典型环节的电路模拟______实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 二、实验原理 三、实验接线图 四、实验设备 五、实验步骤 六、实验数据记录 七 、 实 验 数 据 分 析 八、实验结果或结论 一、实验目的 1．熟悉THBDC-2型 控制理论·计算机控制技术实验平台及“THBDC-2”软件的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟； 3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。 二、实验原理 自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。要对系统的设计和分析，必须熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应。 本实验中的典型环节都是以运放 专业： __

P ．3 实验名称： 典型环节的电路模拟 姓名： 装 订 线为核心元件构成，原理图如左图 图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。 1. 积分环节（I ） 积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为： 设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系 数为T 时的响应曲线如右图所示。 2. 比例微分环节（PD ） 比例微分环节的传递函数与方框图分 别为： )1()1()(1 1 2 CS R R R TS K s G +=+= 其中C R T R R K D 1 12,/== 设U i (S)为一单位阶跃信号，右图示出了比例系数(K)为2、微分系数为T D 时PD 的输出响应曲线。 Ts S U S U s G i O 1 )()()(= =

典型环节的MATLAB仿真

实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK 的使用 MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真 环境下。 2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。 3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下： 图1-1 SIMULINK 仿真界面 图1-2 系统方框图

1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。 3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例：比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope ”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。 7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope ”元件，即可看到响应曲线。 三、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形

模拟电子技术实验报告

姓名：赵晓磊学号：1120130376 班级：02311301 科目：模拟电子技术实验B 实验二：EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用，完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路

三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表，掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验（不带负反馈）。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点，要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数，用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri，其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us，Ui+端对地短路

2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us，Rs = 0 带载： 负载： 经过比较，输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ，RL = ∞ Ui = 1.701mV

Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞，Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ，Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议

实验1-典型环节的模拟研究

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() () i U s K U s 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 ()i U s U s TS = 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 ()i U s K U s TS =+ 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() () i U s TS U s =

实验一 控制系统典型环节的模拟实验

实验一控制系统典型环节的模拟实验 一、实验目的 1、掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。 2、测量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。 二、实验内容 1、对表一所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表二)

2、测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。 3、改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。 三、实验内容及步骤 1、观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。 ①准备：使运放处于工作状态。 将信号发生器单元U1的ST端与+5V端用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3DJ6）夹断，这时运放处于工作状态。 ②阶跃信号的产生： 电路可采用图1-1所示电路，它由“阶跃信号单元”（U3）及“给定单元”（U4）组成。 具体线路形成：在U3单元中，将H1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U4单元的X端；在U4单元中，将Z端和GND端用1号实验导线连接，最后由插座的Y 端输出信号。 以后实验若再用阶跃信号时，方法同上，不再赘述。 实验步骤： ①按表二中的各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。(PID先不接) ②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示

波器。 ③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。 ④同理得积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线参见表三。 2、观察PID环节的响应曲线。 实验步骤： ①将U1单元的周期性方波信号(U1 单元的ST端改为与S端用短路块短接，S11波段开关置于“方波”档，“OUT”端的输出电压即为方波信号电压，信号周期由波段开关S11和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。以信号幅值小、信号周期较长比较适宜)。 ②参照表二中的PID模拟电路图，按相关参数要求将PID电路连接好。 ③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端（U i），用示波器观测PID输出端(Uo)，改变电路参数，重新观察并记录。 四、实验思考题： 1、为什么PI和PID在阶跃信号作用下，输出的终值为一常量？ 2、为什么PD和PID在单位阶跃信号作用下，在t=0时的输出为一有限值？

典型环节的模拟研究报告实验报告

第三章自动控制原理实验 3.1线性系统的时域分析 3.1.1典型环节的模拟研究 .实验目的 1. 了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2. 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响 .典型环节的结构图及传递函数 三.实验内容及步骤 观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影 响.。 改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验 报告 运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟 示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。

——0 dtnn 传递函数: 模块号跨接座号 1A5S4, S12 2B5‘ S-ST' 1信号输入（Ui）B5 (OUT T A5 ( H1) 2示波器联接A6 (OUT T B3 ( CH1) 3X 1档B5 (OUT T B3 (CH2) +4V 阶 1）.观察比例环节的阶跃响应曲线 典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。 图3-1-1 典型比例环节模拟电路 单位阶跃响应：U（t）=K R o 实验步骤：注：‘ S ST'用短路套短接! （1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT,作为系统的信号输入（Ui）; 该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中’矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ②量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度〉1秒（D1单元左 显示）。 ③调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压=4V （D1单元右显示） （2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。 跃）,观测A5B输出端（Uo）的实际响应曲线Uo （t ）见图3-1-2。示波器的截图详见虚拟示 波器的使用。 实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。 R0 R1 输入Ui 比例系数K 计算值测量值 200K 100K 4V 0.5 0.51 200K 4V 1 1.02 同期住矩爪谀信号 B5 OUT 一 ?C0K （a）安置短路套 （3）运行、观察、记录: 打开虚拟示波器的界面，点击 （b）测孔联线 开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮

典型环节的电路模拟

实验报告 课程名称：_________控制理论（甲）实验_______指导老师：_____ ____成绩：__________________ 实验名称：_________典型环节的电路模拟______实验类型：________________同组学生：__________ 一、实验目的 二、实验原理 三、实验接线图 四、实验设备 五、实验步骤 六、实验数据记录 七、实验数据分析 八、实验结果或结论 一、实验目的 1．熟悉THBDC-2型 控制理论·计算机控制技术实验平台及“THBDC-2”软件的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟； 3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。 二、实验原理 自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。要对系统的设计和分析，必须熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应。 本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，原理图如左图 图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。 1. 积分环节（I ） 积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。它的传递函数与方框图分别为： 设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系 数为T 时的响应曲线如右图所示。 2. 比例微分环节（PD ） 比例微分环节的传递函数与方框图分别为： )1()1()(11 2 CS R R R TS K s G +=+= 其中C R T R R K D 112,/== 设U i (S)为一单位阶跃信号，右图示出了比例系数(K)为2、微分系数为T D 时PD 的输出响应曲线。 专业： __ Ts S U S U s G i O 1 )()()(==

实验一 典型环节的MATLAB仿真

实验一典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用 MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。 2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。 3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下： 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。 2）改变模块参数。在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。 图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图

3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立 系统所需的传递函数模块。例：比例环节用“Math ”右边窗口“ Gain”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math”模块库右边窗口“Sum”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。 7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope”元件，即可看到响应曲线。 三、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 2．惯性环节的传递函数为 uf C K R K R s C R R R Z Z s G1 , 200 , 100 1 2.0 2 1 ) ( 1 2 1 1 2 1 2 1 2= = = + - = + - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。 3．积分环节(I)的传递函数为 uf C K R s s C R Z Z s G1 , 100 1.0 1 1 ) ( 1 1 1 1 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形