1.各典型环节的方块图及传函
典型环节名称 |
方块图 |
传递函数 |
比例(P) |
|
|
积分(I) |
|
|
比例积分(PI) |
|
|
比例微分(PD) |
|
|
惯性环节(T) |
|
|
比例积分微分(PID) |
|
|
2.各典型环节的模拟电路图及输入响应
典型环节名称 |
模拟电路图 |
输出响应 |
比例(P) |
|
其中 |
积分(I) |
|
其中 |
比例积分(PI) |
|
其中 , |
比例微分(PD) |
|
其中 为单位脉冲函数 , |
惯性环节(T) |
|
其中1/R0 |
比例积分微分(PID) |
|
其中 为单位脉冲函数 , , |
3.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响应曲线
①准备:使运放处于工作状态。
将信号源单元(U1 SG)的ST端(插针)与+5V端(插针)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阶路信号的产生:
电路可采用图1-1所示电路,它由“单脉冲单元”(U13 SP)及“电位器单元”(U14 P)组成。
图1-1
具体线路形成:在U13单元中,将H1与+5V插针用“短路块”短接,H2插针用排线接至U14P单元的X插针;在U14 P单元中,将Z插针和GND插针用“短路块”短接,最后由插座的Y端输出信号。
以后实验若再用到阶跃信号时,方法同上,不再述。
实验步骤
①按2中的各典型环节的模拟电路图将线接好(先按比例)。(PID先不接)
②将模拟电路输入 端(U1)与阶跃信号的输出端Y相联接;模拟电路的输出端(U0)接至示波器。
③按下按钮(或松开按钮)H时,用示波器观测输出端的 实际响应曲线U0(t),且将结果记下。改变比例参数,重新观测结果。
④同理得出积分、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见表1-1。
表1-1
典型环节 |
传递函数参数与模拟电路参数关系 |
单位阶跃响应 |
理想阶跃响应曲线 |
实测阶跃响应曲线 | ||
比例 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
惯性 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
PI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
续表1-1
典型环节 |
传递函数参数与模拟电路参数关系 |
单位阶跃响应 |
理想阶跃响应曲线 |
实测阶跃响应曲线 | ||
PD |
|
理想: 实测:
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
PID |
|
理想:
实测:
|
= |
|
|
|
|
|
|
(2)观察PID环节的响应曲线
实验步骤:
①此时U1采用U1,SG单元的周期性方波信号(U1 单元的ST的插针改为与S插针用“短路块”短接,S11波段开关置于“阶跃信号”档,“ OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压,信号周期由波段开关S12和电位器W11调节,信号幅值由电位器W12调节。以信号幅值小\信号周期较长为比较适宜)。
②参照2中的PID模拟电路图,将PID环节搭接好。
③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端(U1),用示波器观测PID输出端(U0),改变电路参数,重新观察并记录。