自控原理实验指导书解析(6)

4. 三阶系统带零点的时域分析法

F=2 ?(S)?S?2S3?3S2?2S?1

分析零点变化对系统性能的影响。

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?(S)?S?5S3?3S2?2S?1 F=3 附录2 ZK—III型自动控制原理模拟实验系统使用说明

ZK—III型自动控制原理模拟实验系统包含两个部分。其一为测量部分，包括信号发生器、直流信号测量和交流信号测量等。其二为构造实验线路部分，包括可构成基本典型环节的10个基本单元、无源校正电路、RC电路和正、负阶跃输入信号等。

以下分别介绍ZK—III型自动控制原理模拟实验系统的各个部分的功能及其使用方法。

第一部分：测量部分：

一 技术性能

1 测量部分主要由波形显示，信号发生器，直流信号输入和交流信号输入四个部分构成。

2 信号发生器输出信号波形为正弦波，频率范围为30Hz—7000Hz，输出电压最大值为12V。

3 直流输入电压最大值不超过12V，交流输入电压最大值不超过12V。 4 有+5V直流电源输出。 二 应用范围

1 测试模拟各基本环节的瞬态响应波形。 2 测试系统的瞬态响应波形。

3 提供系统频率特性测试所需的输入信号和同时显示该实验所需的各组参数值。 三 基本结构 1 波形显示

由一块点数为320×240的液晶显示屏组成，可以显示所需测量的直流瞬态响应波

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形和交流信号的输入、输出电压值，交流信号的频率，两个交流信号的相位差及波形等。 2 信号发生器

ZK—Ⅲ配置一个正弦信号发生器，可用来做频率特性实验所需的信号源。频率范围 为30Hz—7000Hz分成四个波段可调，另外有一个“频率微调”调节它可得到实验所需要的具体频率。“电压调节”使输出电压在0—12V之间可调。 3 直流输入方式

直流输入方式包括启动、采样时间、输入1、输入2和量程等。可用于测量环节和和系统的瞬态响应波形。 4 交流输入方式

交流输入方式包括输入1、输入2和标准/放大等。可用于测量环节和系统的频率特性。 5 其它

面板上所有接地端已经全部连通。 四 “直流输入”形式下的用法

1连接一个反相器，输入接“负阶跃信号”（输出电压为负3V—5V之间），其输出接到“启动”处，作为测试时的启动信号同时接到“输入1”用来监控输入电压值。 2 将被测电路的输出信号接到“输入2”端，接线时要注意不能将输出信号接到“地”端。

3 按下“测试准备”键，选择合适的量程和采样时间，再按一下“复位”键，这时仪器已做好测量前的准备工作。

4 当被测电路加上“负阶跃信号”时，显示屏即显示出所需测量的输出瞬态响应波形。

5 重复测量时，先将负阶跃信号关断，按一下“复位”键，仪器即做好了下一次测量的准备。

五 “交流输入”形式下的用法

1 先接实验线路，将线路输入端接信号发生器输出，同时接“交流信号”的“输入1”。 线路输出端接“交流信号”的“输入2” 。

2 按下“测试准备”键，仪器即进入“交流输入”状态。

3 将输入信号的电压在频率为48Hz时，调“电压调节”使其值在3—5V之间，在实

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验过程中将不再调节，在实验过程中该值会随频率的变化而变化，只需按实际值记录即可。

4 实验中数据全部在显示屏中显示。其中，有效值1：为输入电压值，有效值2：为输出电压值。注意：一阶系统的频率特性中其相位差为负值。

第二部分：构造实验线路部分：

一 技术性能

1 该实验系统采用低功耗运算放大器，输入额定电压为交流220V。 2 内有正负12V直流稳压电源，在面板上可直接引出。

3 十块运放单元采用双列直插，其同相端接电阻共地，可供模拟系统使用。

4 本装置提供0到正负12V可调阶跃信号作为各环节或系统的输入信号。分为正阶跃 信号和负阶跃信号两种。 二 应用范围

1 模拟各基本环节实验电路 2 系统阶跃响应特性实验电路 3 系统稳定性分析实验电路 4 系统频率特性测量实验电路 5 各种校正装置的设计及特性分析电路 三 使用说明

1 电源——打开船形开关，接通电源，指示灯亮，说明220V交流电源已经接入，同时正负12V直流电源已经工作。

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2 阶跃信号源——拨动开关置“开”，则接入内部电源，通过可调电位器的调节，可得到0到正负12V阶跃信号，用此作为各环节或系统的输入信号。

3 十块运放电路的正负12V电源，“地”端均在底版用印刷线连接好，输入，输出端口分别引出，观察输出波形时可直接插入运放输出端。

4 本装置提供的RC电路可做一阶频率特性实验。无源校正电路，可分别实现滞后，超前和滞后—超前三种不同的校正电路。

5 1—10十个单元电路基本相同，都包含一块运算放大器和一些电阻、电容等电子元器件，用于构成实验所需的实验电路（单元示意图如下图所示）。从图中可以看出每一个元器件的一端都和运放用线相连，这些连接线已经在内部连接好，另一端悬空以便于选取合适的元器件及参数。注意：其中，每一个单元都可以构成一个实验所需的基本的典型环节，同一个典型环节的元器件及参数的选取只能在同一个单元内选择。

四 注意事项

1 观察波形时是在打开阶跃信号开关的瞬间，切忌将关断信号后的波形记录下来。 2 电源指示灯不亮时，要检查保险丝是否烧断。

3 打开电源后，各运放就全部通电，为避免运放长期在15V电源下工作，请将实验中不需用的运放接成比例环节，处于闭环工作状态。

4 所有的接地线已在内部全部连通，和外设备共地时，只要接一根接地线即可。

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