1、 南昌大學實驗報告學生姓名： 王瑾然 學 號： 6101113031 專業班級： 電氣131班 實驗類型： 驗證 綜合 設計 創新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實驗3.1.1 典型環節的模擬研究二、實驗要求1. 了解和掌握各典型環節模擬電路的構成方法、傳遞函數表達式及輸出時域函數表達式。2. 觀察和分析各典型環節的階躍響應曲線，了解各項電路參數對典型環節動態特性的影響。三、主要儀器設備及耗材1. 計算機一臺（Windows XP操作系統）2. AEDK-labACT自動控制理論教學實驗系統一套3. LabACT6_08軟件一套四、實驗內容和步驟1.觀察比例環節的階躍響應曲線（1）打

2、開虛擬示波器的界面，點擊開始，按下信號發生器的階躍信號按鈕（0+4V階躍），用示波器觀測A6輸出端（Uo）的實際響應曲線Uo（t）。（2）改變比例系數，重新觀測結果，填入實驗報告。 2.觀察慣性環節的階躍響應曲線（1）打開虛擬示波器的界面，點擊開始，用示波器觀測A6輸出端，按下信號發生器的階躍信號按鈕時，等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到4V×0.632處，得到與慣性的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開始到曲線的交點，量得慣性環節模擬電路時間常數T。A6輸出端的實際響應曲線Uo（t）。（2）改變時間常數及比例系數，重新觀測結果，填入實驗報告。3.觀察積分環節的階

3、躍響應曲線（1）打開虛擬示波器的界面，點擊開始，用示波器觀測A6輸出端（Uo），調節調寬電位器使寬度從0.3秒開始調到積分輸出在虛擬示波器頂端為止。（2）等待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到0V處，再移動另一根橫游標到V=1V處，得到與積分的曲線的交點，再移動虛擬示波器兩根縱游標，從階躍開始到曲線的交點，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。A6輸出端（Uo）的實際響應曲線Uo（t）。 （3）改變時間常數，重新觀測結果，填入實驗報告。4、觀察比例積分環節的階躍響應曲線（1）打開虛擬示波器的單跡界面，點擊開始，用示波器觀測A6輸出端（Uo）。（2）待完整波形出來后，移動虛擬示波器橫游標到1V（

4、與輸入相等）處，再移動另一根橫游標到V=Kp×輸入電壓處，得到與積分曲線的兩個交點。（3）再分別移動示波器兩根縱游標到積分曲線的兩個交點，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。（4）改變時間常數及比例系數，重新觀測結果，填入實驗報告。 5.觀察比例微分環節的階躍響應曲線（1）打開虛擬示波器的界面，點擊開始，用示波器觀測系統的A6輸出端（Uo），響應曲線見圖3-1-10。等待完整波形出來后，把最高端電壓（4.77V）減去穩態輸出電壓（0.5V），然后乘以0.632，得到V=2.7V。（2）移動虛擬示波器兩根橫游標，從最高端開始到V=2.7V處為止，得到與微分的指數曲線的交點，再移動虛擬示波

5、器兩根縱游標，從階躍開始到曲線的交點，量得t=0.048S。（3）已知KD=10，則圖3-1-9的比例微分環節模擬電路微分時間常數：R2/R1比例=5：26.觀察PID（比例積分微分）環節的響應曲線（1）打開虛擬示波器的單跡界面，點擊開始，用示波器觀測A6輸出端（Uo）。（2）等待完整波形出來后，移動虛擬示波器兩根橫游標使之V=Kp×輸入電壓，得到與積分的曲線的兩個交點。（3）再分別移動示波器兩根縱游標到積分的曲線的兩個交點，量得積分環節模擬電路時間常數Ti。（4）改變時間常數及比例系數，重新觀測結果，填入實驗報告。 五、實驗數據及結果分析1、比例環節（1）取理論值：實際值：如圖，時

6、，我們發現測出的，與理論值2V差距不大，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。（2）取理論值：實際值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值4V差距不大，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。2、慣性環節取，理論值：實際值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值0.2s相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。3、積分環節（1）取，理論值：實際值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值0.1s相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。（2）取，理論值：實際值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值0.2s相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。4、比例積分環節（1）取，理論值：實際

7、值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值0.4s大致相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。（2）取，理論值：實際值：如圖，時，我們發現測出的，與理論值0.1s大致相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。5、比例微分環節取，理論值：，實際值：如圖，,時，我們發現測出的，與理論值0.05s相同，在誤差允許范圍內理論值與測量值是相符合的。6、 比例積分微分環節取，理論值：實際值： 我們可以從圖中發現，實測值的，誤差較大。六、實驗誤差分析綜合實驗數據我們可以發現，在比例環節、慣性環節、積分環節和比例積分環節中，實驗數據實測值與理論值誤差極小，都處于5%以下。但是最后一個比例積分微分環節

8、（PID）中，誤差很大。分析誤差較大的原因，大致有以下幾個：（1）實驗由于微分的時間太短，較難捕捉到，把虛擬示波器的波形擴展到最大后但仍無法顯示微分信號，因此，我們選擇用一般的示波器觀察，由于儀器之間存在干擾，因此存在較大的誤差。（2）實驗所使用的電阻和電容實際值與標定值差距較大。（3）儀器線路損壞。七、實驗小結本次試驗是第一次自動控制原理實驗，因此需要我們前期較多的準備。王老師首先給我們介紹了試驗箱的使用方法和軟件的操作指南，叫我們熟悉了實驗的基本操作方法。本次試驗是典型環節的模擬研究，要求我們觀察和分析各典型環節的階躍響應曲線，了解各項電路參數對典型環節動態特性的影響。在試驗中，我們分別對六個典型環節進行試驗，通過改變每個環節的電阻、電容等參數，