1、各典型环节接线分别如下： 1.1 比例（P）环节
根据比例环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图
R2R01-8所示。
图1-8 比例环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。
若比例系数K=1时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k。 若比例系数K=2时，电路中的参数取：R1=100k，R2=200k。 另外R2还可使用可变电位器，以实现比例系数为任意值。 注：实验操作前必须先熟悉“THKKL-7 使用说明书”部分。 1.2 积分（I）环节
根据积分环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图1-9所示。
图1-9 积分环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=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)。 注：由于实验电路中有积分环节时，在实验开始前应按下锁零按钮，对电容放电。以后实验与此相同。
1.3 比例积分(PI)环节
根据比例积分环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图1-10所示。
uiR1-++R0-++uoCR0R0uiR-++-++uo
图1-10 比例积分环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=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：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K=
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R2/ R1=1,T=R1C=100k×10uF=1)。
通过改变R2、R1、C的值可改变比例积分环节的放大系数K和积分时间常数T。 1.4 比例微分(PD)环节
根据比例微分环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建其模拟电路，如图1-11所示。
图1-11 比例微分环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。
若比例系数K=1、微分时间常数T=1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K= R2/ R1=1,T=R1C=100k×10uF=1s)；
若比例系数K=0.5、微分时间常数T=1s时，电路中的参数取：R1=200k，R2=100k，C=10uF(K= R2/ R1=0.5,T=R1C=100k×10uF=1s)；
通过改变R2、R1、C的值可改变比例微分环节的放大系数K和微分时间常数T。 1.5 比例积分微分(PID)环节
根据比例积分微分环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建其相应的模拟电路，如图1-12所示。
图1-12 比例积分微分环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。
若比例系数K=1.1、积分时间常数TI =1s、微分时间常数TD =0.1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C1=1uF，C2=10uF (K= (R1 C1+ R2 C2)/ R1C2=1.1，TI=R1C2=100k×10uF=1，TD=R2C1=100k×1uF=0.1)。
通过改变R1、R2、C1、C2的值可改变比例积分微分环节的放大系数K、积分时间常数TI
和微分时间常数TD。
1.6 惯性环节
根据惯性环节的方框图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图1-13所示。
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图1-13 惯性环节的模拟电路
图中后一个单元为反相器，其中R0=200k。
若比例系数K=1、时间常数T=1s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=100k，C=10uF(K= R2/ R1=1,T=R2C=100k×10uF=1)。
若比例系数K=2、时间常数T=2s时，电路中的参数取：R1=100k，R2=200k，C=10uF(K= R2/ R1=2,T=R2C=200k×10uF=2)。
通过改变R2、R1、C的值可改变惯性环节的放大系数K和时间常数T。
2、用37针数据线将采集卡和THKKL-7型实验箱连接，用USB数据线将计算机和采集卡连接起来。用2#导线将采集卡接口单元的AD1端接至阶跃信号发生器的“输出”端，AD2端接至各典型环节的Uo端，阶跃信号发生器的“输出”端接至各典型环节的Ui端。 （二）实验内容
1、按照实验接线内容进行接线，接线无误后，启动实验箱的总电源。
2、打开MATLAB软件，在Current Directory窗口中将Matlab工作路径设置为发货光盘中“工程”存储路径，并在窗口中双击“fz1”文件。
图1-14 Current Directory窗口
弹出如下对话框：
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图1-15 典型环节的电路模拟仿真窗口
双击图1-15中的“Scope”图标，打开示波器窗口，点击工具条上的“在下列几种情况下，记录仿真曲线。仿真完毕后，直接关闭仿真窗口。
2.1开关S1打到1，Kp=1，Ki=0，Kd=0； 2.2开关S1打到1，Kp=2，Ki=0，Kd=0； 2.3开关S1打到1，Kp=0，Ki=1，Kd=0；
2.4开关S1打到1，Kp=1，Ki离开巴巴爸爸巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴爸爸=1，Kd=0；
2.5开关S1打到1，Kp=1，Ki=0，Kd=1； 2.6开关S1打到1，Kp=0.5，Ki=0，Kd=1； 2.7开关S1打到1，Kp=1，Ki=1，Kd=0.1；
2.8开关S1打到2，Numerator=[1]，Denominator=[1 1]； 2.9开关S1打到2，Numerator=[2]，Denominator=[2 1]。 3、在Current Directory窗口中双击“sy1”文件弹出如下对话框：
”按钮开始仿真。
图1-16典型环节的电路模拟实验窗口
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4、配置好ADTHUSBCard模块后，双击图1-16中的“Scope”图标。 5、点击图1-16中的
图标，启动控制程序，同时，
停止按钮点亮。分别记录各典型
环节在不同参数下的单位阶跃响应曲线。
注：双通道采集时，如某一通道采集的数据值超过5V，则另一通道采集到的数据将受到干扰。
6、实验完毕后，点击六、实验报告要求
1、画出各典型环节的实验电路图，并注明参数。 2、写出各典型环节的传递函数。
3、根据测得的典型环节单位阶跃响应曲线，分析参数变化对系统动态性能的影响。 七、实验思考题
1、用运放模拟典型环节时，其传递函数是在什么假设条件下近似导出的？
2、积分环节和惯性环节主要差别是什么？在什么条件下，惯性环节可以近似地视为积分环节？而又在什么条件下，惯性环节可以近似地视为比例环节？
3、在积分环节和惯性环节实验中，如何根据单位阶跃响应曲线的波形，确定积分环节和惯性环节的时间常数？
4、为什么实验中实际曲线与理论曲线有一定偏差？ 5、为什么PD实验在稳定状态时曲线有小范围的振荡？
停止按钮关闭图1-16所示的窗口，
7、根据实验时存储的波形及记录的实验数据完成实验报告。
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