指导书
实验一 典型环节的模拟研究
一、 实验目的：
1. 熟悉TDN-AC/ACS自控原理实验系统；
2. 对典型环节的模拟电路有直观的了解。
二、 实验要求：
1. 根据要求，分析计算模拟实验系统图；
2. 观测和记录不同参数下比例、积分、比例积分和惯性环节的阶跃响应曲线。
三、 实验前分析、计算和设计：
1. 各典型环节的方块图及传函：
2. 各典型环节的模拟电路图及输入响应：
3. 理想曲线：
四、 实验使用设备：
1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台
2. 计算机 一台
3. 数字万用表 一只
五、 实验步骤：
1. 了解TDN-AC/ACS教学实验系统使用方法；
2. 按照各典型环节的模拟电路图接线；
3. 观测并记录在阶跃信号下实际响应曲线U0(t)，改变参数，再次记录曲线。
六、 实验报告要求：
1. 实验目的及要求；
2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；
3. 实验观测并记录波形；
4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。
实验二 典型系统动态性能分析
一、 实验目的：
1. 培养学生模拟设计、参数计算及元件选择的能力；
2. 培养学生测试动态性能指标的技能；
3. 深入掌握参数对系统性能的影响。
二、 实验要求：
1. 根据要求，分析计算和设计模拟实验系统图及参数；
2. 观测并记录不同条件下二阶系统在阶跃信号作用下的性能指标，即超调量和稳态误差。
三、 实验前分析、计算和设计：
1. 已知系统结构如下图所示。
R(s)_G1(s)10.02s+11T2s+1C(s)
G1(s)=K，在如下情况，分别计算超调量和误差：
（1） K=2.5，T2=0.02s；
（2） K=6，T2=0.02s；
（3） K=6，T2=0.1s.
2. 按系统结构图，根据给定参数，应用运算放大器和阻容元件，设计模拟实验系统图，并分别选择适当阻容元件参数。
四、 实验使用设备：
1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台
2. 计算机 一台
3. 数字万用表 一只
4. 100k 电阻 两只
5. 20k 电阻 一只
6. 1μf电容 两只
7. 10μf电容 两只
五、 实验步骤：
按系统结构图设计的模拟实验系统图，根据电阻电容计算值，先选好电阻及电容，然后按图连接线路：
1. K=2.5，T2=0.02s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。
2. K=6，T2=0.02s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。
3. K=6，T2=0.1s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。
参考模拟实验系统线路如下图所示：
1mf50k/120k20k_1mf/5mf20k20k_+20k+20k_+20k
六、 实验报告要求：
1. 实验目的及要求；
2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；
3. 实验观测并记录的波形及数据；
4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。
实验三 典型系统稳态性能分析
一、 实验目的：
1. 培养学生模拟设计、参数计算及元件选择的能力；
2. 培养学生测试稳态性能指标的技能；
3. 深入掌握参数对系统性能的影响。
二、 实验要求：
1. 根据要求，分析计算和设计模拟实验系统图及参数；
2. 测量并记录开环增益和零点对典型三阶系统性能的影响。
三、 实验前分析、计算和设计：
1. 已知系统结构如下图所示。
R(s)_ξs+1Tos10.02s+110.1sC(s)TS+1
（1） ξ=T=0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；
（2） T=0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；
（3） ξ=0，T0=0.1s，用劳斯稳定判据分析系统的稳定性；
（4） ξ=0.02s，T=0.1s，T0=0.1s，计算系统超调量及误差。
2. 按系统结构图，根据给定参数，应用运算放大器和阻容元件，设计模拟实验系统图，并分别选择适当阻容元件参数。
四、 实验使用设备：
1. TDN-AC/ ACS教学实验系统 一台
2. 计算机 一台
3. 数字万用表 一只
4. 20k 电阻 一只
5. 10k 电阻 一只
6. 1μf电容 一只
7. 2.2μf 电容 三只
五、 实验步骤：
按系统结构图设计的模拟实验系统图，根据电阻电容计算值，先选好电阻及电容，然后按图连接线路：
1. 用计算机代替示波器观测并记录如下情况时，系统不稳定和稳定的C(t)图形；
（1） ξ=T=0，T0=0.1s；
（2） T=0，T0=0.1s，ξ为计算值；
（3） ξ=0，T0=0.1s，T为计算值。
2. 用计算机代替示波器观测记录系统在ξ=0.02s，T=0.1s，T0=0.1s时的阶跃响应，
并测算超调量和误差。
参考模拟实验系统线路如下图所示：
10k50k_2.2mf20k+1mf2.2mf20k_+50k_+50k2.2mf④2.2mf50k_20k50k_2.2mf50k20k_2.2mf50k+50k①+50k②+2.2mf③
六、 实验报告要求：
1. 实验目的及要求；
2. 实验前理论分析计算数据及实验线路图；
3. 实验观测并记录的波形及数据；
4. 根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。
实验四 CTAI计算机仿真实验
一、 实验目的：
1. 学习应用计算机绘制响应曲线图的方法；
2. 培养借助计算机分析系统性能的技能。
二、 实验要求：
1. 根据要求，进行必要的分析、计算，以及绘图；
2. 上机绘制曲线图，分析各种参数对系统性能的影响。
三、 实验前分析、计算和设计：
四、 CTAI操作说明详见软件。
实验五 Matlab计算机仿真实验
一、 实验目的：
1. 学习应用计算机Matlab软件绘制响应曲线图的方法；
2. 培养借助计算机分析系统性能的技能。
二、 实验要求：
1. 根据要求，进行必要的分析、计算，以及绘图；
2. 上机绘制曲线图，分析各种参数对系统性能的影响。
三、 实验前分析、计算和设计：
四、 Matlab 软件操作说明详见附录。
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