江南大学 继续教育与网络教育学院
微机与自动控制原理 实验报告书
实验名称：实验一 典型环节的模拟研究
实验二 典型系统瞬态响应和稳定性
学习中心：无锡市现代远程教育中心（江苏无锡）
专业：机械制造与自动化 批次：201309
姓名：曹佳军 证件号码：320283198708013951
学号：913911484
同实验者姓名：黄海光、高雁、曹佳军、吴惠刚、
蒋国荣、朱国兴、刘贞元
实验时间：2014.11.6
总评成绩： 评阅教师：
成绩评定
文字图表（30%） 数据处理（40%） 内容完整（30%） 实验一 典型环节的模拟研究
一、实验目的
1. 了解并掌握TAP-2教学实验系统模拟电路的使用方法，掌握典型环节模拟电路的构成方
法，培养学生实验技能。
2. 熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线。
3. 了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验仪器设备
实验设备名称 1. 超低频示波器一台 2. 直流稳压电源（15V）一台 3. 万用表一块
规格型号 编号 备注 三、实验原始数据
实验前选定典型换接模拟电路的元件（电阻，电容）参数各两组。 1. 比例（P）环节
Ui(S)KUo(S)图1-1A 比例环节方块图
Uo(s)?K
Ui(s)比例环节的模拟电路图如图1-1B所示，其传递函数为：
1
R1R0Ui-+R10K-+R10KUoR0=100k R1=100K；（200K)图1-1B 比例环节模拟电路Uo(s)R1 ?Ui(s)R0比较式（1-1）和（1-2）得
当输入为单位阶跃信号，即Ui(t)?1(t)时，则K?Ui(s)?1/s，
由式（1-1）得到
R1R0
1Uo(s)?K?
s所以输出响应为
Uo(t)?K
其输出波形如图1-1C。
（1-4）
输出1kUi(t)Uo(t)t图1-1C 比例环节输出波形图 2. 积分（I）环节
1TS图1-2A 积分环节方块图
Uo(s)1?
Ui(s)T?s积分环节的模拟电路如图1-2B所示。
2
10?FCUi?????R010KR10KRUo图1-2B 积分环节模拟电路
积分环节模拟电路的传递函数为
Uo(s)1 ?Ui(s)R0C?s比较式（1-5）和（1-6）得T?R0?C
当输入为单位阶跃信号，即即Ui(t)?1(t)时，Ui(s)?1/s，则由式（1-5）得到
Uo(s)?11? 所以输出响应为 T?ss1Uo(t)??t
TUo1/T1t图1-2C 积分环节输出波形
（1-8）
其输出波形如图1-2C
3. 比例积分（PI）环节
R1C10KKUiUi1TS图1-3A PI方块图UoR010KUoR0=200k R1=200K, C=1?F（2?F)图1-3B PI模拟电路图
其传递函数为：
Uo(s)1?K?
Ui(s)T?s （1-9）
Uo1/TUo积分环节的模拟电路如图1-3B所示。 积分环节模拟电路的传递函数为:
Uo(s)R1Cs?1R11??? （1-10）
Ui(s)R0C?sR0R0C?s
3
1图1-3C PI输出波形t 比较式（1-9）和（1-10）得
?K?R1/R0 ?T?R?C0? （1-11）
当输入为单位阶跃信号，即即Ui(t)?1(t)时，Ui(s)?1/s，则由式（1-5）得到
Uo(s)?(K?11)? T?ss
所以输出响应为
Uo1/TUo1t
Uo(t)?K?1?t T （1-12）
图1-3C PI输出波形其输出波形如图1-3C 4. 比例微分（PD）环节
1UiKTS图1-4A PD方块图Uo
1UiKTS图1-4A PD方块图Uo
其传递函数为
Uo(s)?K(1?T?s)
Ui(s) （1-13）
比例微分环节的模拟电路如图1-4B所示。
4