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”（U 3）及“给定单元”（U 4）组成。
具体线路形成：在
U 3单元中，将H 1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U 4单元的X 端；在U 4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(Ui ) 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，S 11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S 11和电位器W 11调节，信号幅值由电位器W 12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？
表三：
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”（U 3）及“给定单元”（U 4）组成。
具体线路形成：在
U 3单元中，将H 1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U 4单元的X 端；在U 4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(Ui ) 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，S 11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S 11和电位器W 11调节，信号幅值由电位器W 12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？
表三：