2.2　時域?qū)嶒?yàn)分析

實(shí)驗(yàn)前先設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)方案，在NI SC—2075板上搭建模型，測出各典型環(huán)節(jié)的特性，并與理論結(jié)果進(jìn)行對比分析。

（1）比例環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)前先設(shè)計(jì)一個比例環(huán)節(jié)，并在NI SC—2075板上搭建完成，對其電子元件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。比例環(huán)節(jié)模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖2-3所示，可作參考。

比例環(huán)節(jié)實(shí)測實(shí)際波形圖如圖2-4所示。

由于運(yùn)算放大器反向截止，所以比例環(huán)節(jié)的負(fù)半周沒有了。

（2）積分環(huán)節(jié)

在實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)一個積分環(huán)節(jié)，并在NI SC—2075板上構(gòu)建完成，對其電子元件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。積分環(huán)節(jié)模擬電路及其傳遞函數(shù)如圖2-5所示，可作參考。

積分環(huán)節(jié)實(shí)測實(shí)際波形圖如圖2-6所示。

（3）二階系統(tǒng)

二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

　　（2-1）

式中　ω_n——無阻尼固有頻率；

ξ——阻尼比；

ω_n，ξ——二階系統(tǒng)的特征參數(shù)，它們表明了二階系統(tǒng)本身固有的與外界無關(guān)的特性。

實(shí)驗(yàn)電路L—R—C電路如圖2-7所示，實(shí)驗(yàn)中選擇的電感L=22μH，R=220Ω，C=1μF，可通過調(diào)整R的不同取值，得出系統(tǒng)在不同阻尼比下（欠阻尼0<ξ<1、臨界阻尼ξ=1、過阻尼ξ>1）的響應(yīng)特性曲線。

在NI公司提供的NI SC—2075板上，用運(yùn)算放大器等電子元器件搭建一些典型環(huán)節(jié)及一階、二階系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)，完成自動控制原理的時域分析。圖2-8所示為實(shí)測的二階欠阻尼系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。