典型环节的时域响应

1．熟悉并掌握 ．熟悉并掌握 TD-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。 2．熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异、分析原因。 析原因。

3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、实验设备

PC机一台，TD-ACC+实验系统一套 实验系统一套

三、实验原理及内容

1.比例环节（1.比例环节（P比例环节（P） 传递函数： 传递函数：

阶跃响应：U阶跃响应：Uo(t)=K,（(t)=K,（t≥0）其中K=R1/R0 模拟电路图： 模拟电路图：

R0=200K,R1=100K或200K 2.积分环节2.积分环节(I) 积分环节(I) 传递函数： 传递函数：

阶跃响应：U阶跃响应：Uo(t)=t/T,（(t)=t/T,（t≥0），其中T=R0C 模拟电路图： 模拟电路图：

R0 = 200K；R0 = 200K；C = 1uF或2uF 3.比例积分环节3.比例积分环节(PI) 比例积分环节(PI) 传递函数： 传递函数：

阶跃响应：U（t≥0），其中K=𝑅1/𝑅0;T=𝑅0𝐶 阶跃响应：Uo(t)=K+t/T，(t)=K+t/T，模拟电路图 模拟电路图

R0 = R1 = 200K；R0 = R1 = 200K；C = 1uF或2uF 4.惯性环节4.惯性环节(T) 惯性环节(T) 传递函数： 传递函数： 阶跃响应：模拟电路图 模拟电路图

，其中K=𝑅1/𝑅0;T=𝑅1𝐶

R0=R1=200K；R0=R1=200K；C=1uF或2UF 5.比例微分环节5.比例微分环节(PD) 比例微分环节(PD) 传递函数： 阶跃响应：

δ（t)为单其中，

位脉冲函数，这是一个面积为t的脉冲函数，脉冲宽度为0，幅值为无穷大，在实际中得不到的。 实际中得不到的。 模拟电路图： 模拟电路图：

取 R0 = R2 = 100K， R0 = R2 = 100K，R3 = 10K，R3 = 10K，C = 1uF；C = 1uF；R1 = 100K

取R0 = R2 = 100K，R0 = R2 = 100K，R3 = 10K，R3 = 10K，C = 1uF；C = 1uF；R1 = 200K 6.比例积分微分环节6.比例积分微分环节(PID) 比例积分微分环节(PID) 传递函数： 传递函数：

𝐾𝑝=𝑅1/𝑅0，，其中δ（t)为单位脉冲函数，

阶跃响应：

𝑇𝑖=𝑅0𝐶1;𝑇𝑑=𝑅1𝑅2𝐶2/𝑅0 模拟电路图： 模拟电路图：

取 R2 = R3 = 10K， R2 = R3 = 10K，R0 = 100K，R0 = 100K，C1 = C2 = 1uF；C1 = C2 = 1uF；R1 = 100K或200K

四、实验步骤

1. 按电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。1. 按电路图将线接好。检查无误后开启设备电源。

2. 将信号源单元的“2. 将信号源单元的“ST将信号源单元的“ST”端插针与“ST”端插针与“S”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。将开关设在12s”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输“方波”档和“500ms“方波”档和“500ms∼12s”OUT”端输出的方波幅值为 1V出的方波幅值为 1V，周期为 1V，周期为 10s ，周期为 10s 左右。 10s 左右。 左右。

3. 将3. 将 2 中的方波信号加至环节的输入端 2 中的方波信号加至环节的输入端 Ui中的方波信号加至环节的输入端 Ui， Ui， 用示波器的“CH1用示波器的“CH1”和“CH1”和“CH2”和“CH2”表CH2”表笔分别监测模拟电路的输入Ui 端和输出0 端，观测输出端的实际响应曲线 U Ui 端和输出 U 端和输出 U 0 端，观测输出端的实际响应曲线 U 0 (t)，记录实验波形及结果。0 (t)，记录实验波形及结果。 ，记录实验波形及结果。 4.改变几组参数，重新观测结果4.改变几组参数，重新观测结果 改变几组参数，重新观测结果

五、数据处理

1.比例环节1.比例环节 比例环节 2.积分环节2.积分环节 积分环节 3.比例积分环节3.比例积分环节 比例积分环节 4.惯性环节4.惯性环节 惯性环节 5.比例微分环节5.比例微分环节 比例微分环节

6.比例积分微分环节6.比例积分微分环节 比例积分微分环节