自动控制原理及应用
实验报告
课程名称：自动控制原理及应用 指导老师：xx
学 院：交通运输学院 专业班级：信息与控制一班 姓 名：xx 学 号：xxx
自动控制原理实验是自动控制原理课程的一部分，它的任务是：一方面，通 过实验使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法 和设计方法；另一方面，帮助学生学习和提高系统模拟电路的构成和测试技术。
显 示
打 印 计算机 A/D、D/A 模拟实验台
TAP-2 型自动控制原理实验系统的基本结构
TAP-2 型控制理论模拟实验装置是一个控制理论的计算机辅助实验系统。如 上图所示，TAP-2 型控制理论模拟实验装置由计算机、A/D/A 接口板、模拟实验 台和打印机组成。计算机负责实验的控制、实验数据的采集、分析、显示、储存 和恢复功能，还可以根据不同的实验产生各种输出信号；模拟实验台是被控对象， 台上共有运算放大器 12 个，与台上的其他电阻电容等元器件配合，可组成各种 具有不同系统特性的实验对象，台上还有正弦、三角、方波等信号源作为备用信 号发生器用；A/D/A 板安装在模拟实验台下面的实验箱底板上，它起着模拟与数 字信号之间的转换作用，是计算机与实验台之间必不可少的桥梁；打印机可根据 需要进行连接，对实验数据、图形作硬拷贝。
实验台由 12 个运算放大器和一些电阻、电容元件组成，可完成自动控制原 理的典型环节阶跃响应、二阶系统阶跃响应、控制系统稳定性分析、系统频率特 性测量、连续系统串联校正、数字 PID、状态反馈与状态观测器等相应实验。
实验一 典型环节阶跃响应
一、实验目的
1．学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。 2．学习典型环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的
传递函数。 二、实验内容
构成下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。 1．比例环节的模拟电路图
R2
R1Ui - 。Uo
+
图 1-1 比例环节模拟电路图
。
2．惯性环节模拟电路图
Ui
C R2
。
R1
- +
。Uo
图 1-2 惯性环节模拟电路图
3．积分环节模拟电路图
C1
R1 Ui - 。Uo
+
图 1-3 积分环节模拟电路图
4．微分环节模拟电路图
R1 C1 Ui。 。Uo - +
。
图 1-4 微分环节模拟电路图
5．比例加微分环节模拟电路图
图 1-5 比例加微分模拟电路图
三、实验步骤
1． 连接被测典型环节的模拟电路及 D/A、A/D 连线，检查无误后接通电源。 2 ． 启动计算机，执行文件“自动控制原理实验”，设定采样周期 T 和采样点数 N 的值。
3． 在采样时，先点击开始采样菜单，然后打开阶跃开关，进行采样，观测计算 机屏幕出现的响应曲线及数据
4． 记录波形及数据。 四、实验报告 比例：
采样周期：20ms 采样点数：100 采样总时间：2.00s R1=500K R2=1M
微分：
C1=0.1U R2=1M
惯性：
C=1U R1=500K R2=1M