一、实验目的和要求
1、 熟悉PI,PD和PID三种控制器的模拟电路
2、 通过试验，深入了解PI,PD和PID三种控制器的阶跃响应特性及相关参数对它们性能的影响
二、实验原理
PI,PD和PID三种控制器是工业控制系统中广泛应用的有源校正装置.其中PD为超前校正装置它适用于稳态性能已满足要求,而动态性能较差的场合。PI为滞后校正装置，它能改变系统的稳态性能。PID时一种滞后一超前校正装置它兼有PI和PD两者的优点。
1、 PD控制器
传递函数为：G(S)=Kp(TdS+1)     Kp=R2/R1，Td=R1C,其中R1=100K，R2=200K，C=1UF后其传递函数为：G（S）=2（0.1 S+1）。其阶跃响应图如图5.2所示。
PD控制规律：它的作用为能反应输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。

2、 PI控制器
传递函数为：G（S）=Kp（1+1/TiS），其中KP=R2/R1，Ti=R2C2.选取R1=200K，R2=200K，C=1UF后其传递函数为：G(s)=1=1/0.2s。其阶跃响应如图5.4所示。
PI控制规律：它的作用相当于在系统中增加了一个开环极点和开环零点。位于原点的极点可提高系统的稳定性能而增加的零点则可缓和极点对系统稳定性产生的不利影响。

3、 PID控制器
传递函数为: G(S)=KP(1+TS)(1+Ts)/ts，其中T=R2C2，t=R1C1。选取 R1=100K，R2=200K，C1=1UF，C2=10UF后其传递函数为：。G(s)=2(1.05+0.1S+1/2S).其阶跃响应如图5.6所示。

PID控制规律：它的作用与PI控制器相比，除了同样具有提高系统的稳定性能之外，由于多了一个负实部零点，还对提高系统的动态性能有更大的优越性。
三、主要仪器设备（实验用的软硬件环境）
1、 ZY17AutoC12BB自动控制远离实验箱。
2、 双踪地拼慢扫描示波器。
3、 数字万用表。
四、操作方法与实验步骤
1、利用实验仪器,按照实验原理设计并连接一PD控制器得模拟电路,用示波器观察PD控制器的输出波形,并记录其输出波形。PD控制器可使用运放单元（一）、（二）及元器件单元中的电容。
（1）同时按下电源单元中的开关S001，S002，调节可调电位器W001，使T006(0－＋12V)输出电压为＋1V,形成单位阶跃信号电路，然后将S001，S002，再次按下关闭电源。
（2）按照图5.1(PD控制器)连接好电路,按下电路中所用到运放单元的按键开关。
(3)用导线将连接好的模拟电路的输入端与T006相连接,电路中的输出端与示波器相连接。
（4）同时按下按键开关S001，S002时，用示波器观测输出端的阶跃相应曲线，并将结果波形记录下来。
（5）分别改变R1、 R2及C的大小，观察其输出波形并记录下来。
2、利用实验仪器，按照实验原理设计并连接一PI控制器的模拟电路，PI控制器可是使用运放单元（一）、（二）。重复上述步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5），观察PI控制器的输出波形，并记录下结果波形。
3、利用实验仪器，按照实验原理设计并连接一PID控制器的模拟电路，PID控制器可使用运放单元（一）、（二）及元器件单元中的电容。重复上述步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5），观察PI控制器的输出波形，并记录下结果波形。
4、分析实验结果，完成实验报告。
五、实验内容及实验数据记录
1、 完成PI控制器的动态性实验。
2、 完成PD控制器的动态性实验。
3、 完成PID控制器的动态性实验。
六、实验数据处理与分析
1、画出PI、PD和PID三种控制器的电路模拟图。
1) 下图为 PD控制器的电路图

2) 下图为PI控制器的电路图

3) 下图为PID控制器的电路图

2、根据三种控制器的传递函数，画出各控制器在单位阶跃作用下的理论上的输出波形图。
如图5.2、图5.4和图5.6。
3、根据实验结果，画出三种控制器的单位阶跃相应曲线，并与有理论求得的输出波形作分析比较。
4、分析参数对三种控制器性能的影响。
七、质疑、建议、问题讨论
   通过这次实验，熟悉了PI,PD和PID三种控制器的模拟电路和了解了PI,PD和PID三种控制器的阶跃响应特性及相关参数对它们性能的影响。