控制理论：实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真1. 比例（P ）环节 1.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。

1.2 实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)；电路单元U 6，U 12；直流数字电压表(测输入电压)；“THBDC-1”软件1.3实验数据及实验响应曲线R 1=100K ，R 2=200K(K=2)，R 0=200K 时红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o 。

注：为了更好的观测实验曲线，实验时可适当调节软件上的分频系数(一般调至刻度2)和“” 按钮(时基自动)，以下实验同样。

2. 积分（I ）环节 2.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R 0=200K 。

2.2 实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U 6，U 12，直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件2.3实验数据及实验响应曲线R=100K，C=10 uF，R0=200K ，(T=RC=100K×10uF=1)时,红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

注：当实验电路中有积分环节时，实验前一定要用锁零单元进行锁零。

3. 比例积分(PI)环节3.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。

3.2实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12，直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件3.3实验数据及实验响应曲线R1=100K，R2=100K，C=10uF ，R0=200K ，(K= R2/ R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)时红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

4. 比例微分(PD)环节4.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。

4.2实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12，U2直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件4.3实验数据及实验响应曲线R1=100K，R2=200K，C=1uF，R0=200K ，(K= R2/ R1=1,T=R1C=100K×10uF=1)采样频率为150k时红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

注：观测曲线时可适当调节虚拟示波器的分频系数滑动块，并适时将工具栏上的“时基自动”按钮选择为时基固定。

5. 比例积分微分(PID)环节5.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。

5.2实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件5.3实验数据及实验响应曲线R1=100K，R2=100K，C1=1uF、C2=1uF (K= (R1 C1+ R2 C2)/ R1 C2=2,T I=R1C2=100K×1uF=0.1，T D=R2C1=100K×1uF=0.1)时.红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

注：观测曲线时可适当调节虚拟示波器的分频系数滑动块，并适时将工具栏上的“时基自动”按钮选择为时基固定。

6. 惯性环节6.1 实验电路图中后一个单元为反相器，其中R0=200K。

6.2 实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U6，U12直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件6.3 实验数据及实验响应曲线R1=100K，R2=100K，C=1uF(K= R2/ R1=1,T=R2C=100K×1uF=0.1)时；红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

实验二二阶系统的瞬态响应1 、实验电路二阶系统的模拟电路图图中后一个单元为反相器，Rx阻值可调范围为0～470K。

2、实验单元阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U7，U10，U13，U9直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件3、实验数据及实验响应曲线3.1 C=1uF，R=100K时1）当可调电位器R X=250K时红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

实际超调量约为：50%左右（理论值为：53%）2）当可调电位器R X=70.7K时红色曲线为输入u i，蓝色曲线为输出u o。

实际超调量约为：3.9% (理论值为：4.3%)3）若可调电位器R X=50K时4）若可调电位器R X=25K时3.2 C=10uF，R =100K时1）若可调电位器R X=250K时3.3 C=0.1uF，R=100K时1）若可调电位器R X=250K时实验三高阶系统的瞬态响应和稳定性分析1 实验电路1）若K=5时系统稳定，电路中的参数取：R X=100K。

.2）若K=12时系统稳定，电路中的参数取：R X=42.5K。

（R X=47K）3）若K=20时系统稳定，电路中的参数取：R X=25K。

实验四线性定常系统的稳态误差1. 0型二阶系统1.1. 实验电路图中后一个单元为反相器。

2、实验单元阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U7，U9，U11，U6直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件1.3实验数据及实验曲线1）单位阶跃信号时2）单位斜坡信号时注：单位斜坡信号的产生可通过一个积分环节(时间常数为1S)和一个反相器完成，如下图所示。

2. Ｉ型二阶系统2.1. 实验电路图中后一个单元为反相器。

2.2 实验单元阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U7，U9，U11，U6直流数字电压表(测输入电压)，“THBDC-1”软件2.3实验数据及实验曲线1）单位阶跃信号时2）单位斜坡信号时3. II型二阶系统3.1. 实验电路3.2 实验单元输入信号单元：阶跃信号发生器(单位阶跃输出)电路单元：U7、U9、U10、U7直流数字电压表(测输入电压)上位机软件3.3实验数据及实验曲线1）单位斜坡信号时注：单位斜坡信号的产生可通过一个积分环节(时间常数为1S)和一个反相器完成。

2）单位抛物线信号时实验五典型环节和系统频率特性的测量1、惯性环节2、二阶系统当R X=100K时当R X=10K时3、无源超前滞后环节实验六 线性定常系统的串联校正1、零极点对消法(时域法) 1.1 实验电路 校正前校正后4.7uF =C 10K,=R 400K,=R 200K,=R =R 31421.2实验设备阶跃信号发生器(单位阶跃输入)，电路单元U 7，U 9，U 11，U 2，U 6直流数字电压表(测输入电压)， “THBDC-1”软件 1.3 实验数据及实验曲线 校正前红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o ，稳态时偏差为0。

超调量：%63=p δ左右； 校正后红色曲线为输入u i ，蓝色曲线为输出u o ，稳态时偏差为0。

超调量：%8.17=p δ(理论值为%3.16左右，这是由于校正环节的各参数取近似值所致) 另一种校正，更准（7，9，10，11，6）2、期望特性校正法(频域法) 2.1 实验电路 校正前校正后2.3实验数据及实验曲线 校正前（7，9，11，6）校正后（7，9，11，12，6）实验七 典型非线性环节的静态特性1. 继电器型非线性环节 1.1 实验电路1.2实验设电路单元U 5， “THBDC-1”软件1.3实验数据及实验曲线(X 轴为输入信号u i ，Y 轴为输出信号u o ) 1） 当47K 可调电位器调节至约1.8K(M=1)时；实测值M=1.12） 当47K 可调电位器调节至约3. 6K(M=2)时；实测值M=2.13） 当47K 可调电位器调节至约5.4K(M=3)时；实测值M=3.24）当47K可调电位器调节至约10K时；实测值M=6.162.1实验电路2.2 实验单元输入信号单元：低频信号发生器(V p-V p:16V，频率:10Hz)---- V p-V p用上位机软件测量；频率用低频频率计测量电路单元：非线性单元直流数字电压表(测电压)上位机软件(X-Y显示方式)2.3实验数据及实验曲线(X轴为输入信号u i，Y轴为输出信号u o)以下均为前一级运放中的电位器值调至10K1）当后一级运放中的电位器值调至约1.8K(M=1.06; k约为0.18)时；2）当后一级运放中的电位器值调至约3.6K(M=2.17;k约为0.36)时；3）当后一级运放中的电位器值调至约5.4K(M=3.16;k约为0.54)时；4）当后一级运放中的电位器值调至约10K(M=5.96;k约为1)时；3. 死区特性非线性环节 3.1 实验电路3.2 实验单元输入信号单元：低频信号发生器(V p -V p :16V ，频率:10Hz)---- V p -V p 用上位机软件测量；频率用低频频率计测量 电路单元：非线性单元 直流数字电压表(测电压) 上位机软件(X-Y 显示方式)3.3实验数据及实验曲线(X 轴为输入信号u i ，Y 轴为输出信号u o ) 1）±E 值采用±15V 。

调节两个可变电位器，当两个R 1=2.0K ，R 2=8.0K(理论值：V u io 55.1=;8.0=k )时； 实测值V u io 58.1=;766.0=k2） 调节两个可变电位器，当两个R 1=2.5K ，R 2=7.5K(理论值：V u io 3.5=;75.0=k )时； 实测值V u io 35.5=;72.0=k ；±E 值采用±15V 。

注: 实际测量时的死区电压应是io u 和二极管的导通电压(约0.3V)之和。

3） 调节两个可变电位器，当两个R 1=3.3K ，R 2=6.6K(V u io 5.7=;5.0=k )时；○1±E 值采用±15V 。

实测值：V u io 13.7=4. 具有间隙特性非线性环节 4.1 实验电路4.2 实验单元输入信号单元：低频信号发生器(V p -V p :16V ，频率:10Hz)---- V p -V p 用上位机软件测量；频率用低频频率计测量 电路单元：U 4 、U 13 直流数字电压表(测电压) 上位机软件(X-Y 显示方式)4.3实验数据及实验曲线(X轴为输入信号u i，Y轴为输出信号u o)1）调节两个可变电位器，当两个R1=2.0K，R2=8.0K时；2）调节两个可变电位器，当两个R1=2.5K，R2=7.5K时；4）调节两个可变电位器，当两个R1=3.3K，R2=6.6K时；注意：1）由于元件（二极管、电阻等）参数数值的分散性，造成电路不对称，因而引起电容上电荷累积，影响实验结果，故每次实验启动前，需对电容进行短接放电。

2）本实验的±E值也可采用±5V。

实验八 非线性系统的描述函数法1. 继电器型非线性三阶系统 1.1 实验电路没有加入继电器型非线性环节时加入继电器型非线性环节后1.2 实验单元输入信号单元：阶跃信号发生器(单位阶跃输出)电路单元： 加入继电器型非线性环节前 U 3、U 5、U 9、U 11加入继电器型非线性环节后 U 3、U 5、U 9、U 11、非线性单元 直流数字电压表(测输入电压) 上位机软件1.3实验数据及实验曲线（7，9，13，15，5，6） 1） 加入继电器型非线性环节前红色曲线为输入u i ，绿色曲线为输出u o ，稳态时偏差为0。