实验1 控制系统典型环节的模拟实验（一）
实验目的：
1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。
2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。
实验原理：
控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
实验内容及步骤
实验内容：
观测比例、惯性和积分环节的阶跃响应曲线。
实验步骤：
分别按比例，惯性和积分实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行。
①按各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。(PID先不接)
②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。
③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。
④同理得积分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线。
实验数据
实验二控制系统典型环节的模拟实验（二）
实验目的
1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。
2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。
实验仪器
1．自动控制系统实验箱一台
2．计算机一台
实验原理
控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
实验内容及步骤
内容：
观测PI，PD和PID环节的阶跃响应曲线。
步骤：
分别按PI，PD和PID实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行
①按各典型环节的模拟电路图将线接好。
②将模拟电路输入端(U i)与方波信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。
③用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变参数，重新观测结果。
实验数据
实验结论及分析
实验结果符合预期要求。
实验三二阶系统稳定性分析
实验目的
1．观察系统的不稳定现象。
2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。
实验仪器
1．自动控制系统实验箱一台
2．计算机一台
实验原理
利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
实验内容及步骤
内容：
1．通过对二阶系统开环增益的调节，使系统分别呈现为欠阻尼0＜ξ＜1(R=10K，K=10),临界阻尼ξ=1(R=40K，K=2.5)和过阻尼ξ＞1(R=100K，K=1)三种状态，并用示波器记录它们的阶跃响应曲线。
步骤：
将“信号发生器单元”U1的ST端和+5V端用“短路块”短接，并使运放反馈网络上的场效应管3DJ6夹断。
按图2-2接线，并使R分别等于100K、40K、10K用于示波器，分别观测系统的阶跃的输出响应波形。
实验数据
实验结论及分析
实验4 二阶系统暂态性能指标测试
实验目的
1．通过二阶系统的模拟电路实验，掌握线性定常系统动、静态性能的一般测试方法。
2．研究二阶系统的参数与其动、静态性能间的关系。
实验仪器
1．自动控制系统实验箱一台
2．计算机一台
实验原理
利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
图2-1为二阶系统的方块图。由图可知，系统的开环传递函数
G(S)=
)1S T (S K
)1S T (S K 111+=+τ，式中K=τ
1K
相应的闭环传递函数为
1
12
121T K S T 1S T K
K S S T K
)S (R )S (C +
+=
++= ………………………① 二阶系统闭环传递函数的标准形式为
)S (R )S (C =n
2n 2n
2S 2S ω+ξω+ω ………………………② 比较式①、②得：ωn =
1
1
1T K T K τ= ………………………③ ξ=1
KT 21=
1
1K T 2
1τ
………………………④ 实验内容及步骤
内容：
1．通过对二阶系统开环增益的调节，使系统分别呈现为欠阻尼0＜ξ＜1(R=10K ，K=10),临界阻尼ξ=1(R=40K ，K=2.5)和过阻尼ξ＞1(R=100K ，K=1)三种状态，并用示波器记录它们的阶跃响应曲线。
2．通过对二阶系统开环增益K 的调节，使系统的阻尼比ξ=
2
1=0.707(R=20K ，K=5)，
观测此时系统在阶跃信号作用下的动态性能指标：超调量Mp ，上升时间t p 和调整时间t s 。
步骤:
准备工作：将“信号发生器单元”U1的ST 端和+5V 端用“短路块”短接，并使运放反馈网络上的场效应管3DJ6夹断。
1．二阶系统瞬态性能的测试
①按图2-2接线，并使R 分别等于100K 、40K 、10K 用于示波器，分别观测系统的阶跃的输出响应波形。
②调节R ，使R=20K ，(此时ξ=0.707)，然后用示波器观测系统的阶跃响应曲线，并由曲线测出超调量Mp ，上升时间t p 和调整时间t s 。并将测量值与理论计算值进行比较。 实验数据
