实验一典型环节的模拟研究
一、实验要求
了解和掌握各典型环节的传递函数及模拟电路图，观察和分析各典型环节的响应曲线。
二、实验原理(典型环节的方块图及传递函数)
三．实验内容及步骤
在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器，只要运行LCAACT程序，选择自动控制菜单下的典型环节的模拟研究实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分。
1．观察比例环节的阶跃响应曲线
典型比例环节模似电路如图1-1-1所示。
该环节在A1单元中分别选取反馈电阻R1=100K、200K来改变比例参数。
实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的输入信号（Ui）。
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：
（a）安置短路套
（b）测孔联线
（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT （Uo）。
注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’档。
（4）运行、观察、记录：
按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。
改变比例参数（改变运算模拟单元A1的反馈电阻R1），重新观测结果,其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。
当R1=200K的电路与相应曲线
当R1=100K的电路与相应曲线
2．观察惯性环节的阶跃响应曲线
典型惯性环节模似电路如图1-1-2所示。
该环节在A1单元中分别选取反馈电容C =1uf、2uf来改变时间常数。
实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）。
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：
（a）安置短路套
（b）测孔联线
（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT （Uo）。
注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’档。
（4）运行、观察、记录：
按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。
改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果，其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。
下图为实验电路以及示波器显示的波形
C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示：
当C =1uf时的电路图与相应曲线示波器显示：
3．观察积分环节的阶跃响应曲线
典型积分环节模似电路如图1-1-3所示。
该环节在A1单元中分别选取反馈电容C=1uf、2uf来改变时间常数。
实验步骤：
（1）为了避免积分饱和，将函数发生器（B5）所产生的周期性方波信号（OUT），代替信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入（Ui）：
a．将函数发生器（B5）中的插针‘S ST’用短路套短接。
b．将S1拨动开关置于最上档（阶跃信号）。
c．信号周期由拨动开关S2和“调频”旋钮调节，信号幅度由“调幅”旋钮调节，
以信号幅值小，信号周期较长比较适宜（频率在0.3Hz左右，幅度在1V左右）。
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：
（a）安置短路套
（b）测孔联线
（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT （Uo）。
注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’档。
（4）运行、观察、记录：
按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测A6输出端（Uo）的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。
改变时间常数（改变运算模拟单元A1的反馈反馈电容C），重新观测结果，其实际阶跃响应曲线见表1-1-1。
下图为实验电路以及示波器显示的波形
实验4，用‘扫频法’测量系统的对数幅频曲线和相频曲线幅频曲线
相频曲线
二、MATLAB语言与控制系统仿真
实验任务：
⏹4-11
⏹绘制（a）（b）的根轨迹图
⏹绘制（a）（b）的单位阶跃响应图，分析比例-微分校正器的作用
⏹5-4
⏹绘制（1）（3）的奈氏图
⏹绘制（2）（4）的伯特图
MATLAB 函数说明：
⏹根轨迹
⏹rlocus( )
⏹格式1：rlocus(num，den)
⏹num和den是系统开环传函G K(s)分子和分母多项式的系数。
⏹功能：绘制系统根轨迹。
⏹频率法
⏹nyquist( )
⏹格式：nyquist(num，den)
⏹num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。
⏹功能：绘制系统的乃氏曲线。
⏹bode( )
⏹格式：bode(num，den)
⏹num和den是开环传递函数的分子和分母多项式的系数。
⏹功能：绘制系统的bode图。
4-11（A）
实验程序：
根轨迹图：
rlocus( [5],[5,1,0])
4-11（B）
rlocus( [4，5],[5,5,5])
5-4（1）奈氏图
nyquist([2],[16,10,1])
（2）伯特图bode([50],[6,7,7,1,0,0])
（3）奈氏图nyquist([10,2],[1,0.1,0,0])
（4）伯特图bode([8,0.8],[1,5,30,29,25,0])。