Ø 一阶系统的阶跃响应虚拟实验

       实验简介：一阶系统的阶跃响应实验是自动化、机械工程及其自动化、仿真等专业必修基础实验，实验人数多，设备台套多、场地大。虚拟的一阶系统阶跃响应研究，通过虚拟真实控制原理实验箱中的电路连接和示波器等设备，可以让学生在虚拟环境下完成硬件连线、参数调整和阶跃响应曲线观察，掌握一阶系统的阶跃响应特性。也可以作为学生提前预习的内容，让学生熟悉实际连线、实验步骤及操作方法。本虚拟实验系统包括虚拟电路和曲线显示两部分。

实验功能：系统界面如图1所示：

在虚拟电路中，通过鼠标完成连线操作，虚拟系统可以对连线正确性做出判断，若连线无误，点击阶跃按钮虚拟产生阶跃信号，曲线显示界面会显示当前一阶系统的阶跃响应曲线。此时可通过鼠标调节可变电阻旋钮改变其阻值，同时可观察阻值变化引起的系统参数变化以及阶跃响应曲线变化、性能变化。

图1  一阶系统响应曲线

   实验效果：虚拟电路的外形和实际实验箱接近，能够帮助学生预习和自学，以及熟悉实验设备。通过交互改变电阻值后，参数值和实际响应曲线都随之变化，能够使学生更直观地看到实际器件取值和一阶系统参数之间的对应关系，熟悉参数变化对系统性能产生的影响，有益于学生对理论的记忆和掌握。

Ø 二阶系统的阶跃响应虚拟实验

   实验简介：二阶系统的阶跃响应实验是自动化、机械工程及其自动化、仿真等相关专业的必修基础实验，实际中实验人数多，设备台套多、场地大。采用虚拟实验的方式既可以节省设备和场地，也可以作为学生提前预习的内容，让学生熟悉实际实验系统、实验步骤及操作。二阶系统的阶跃响应通过模拟真实控制原理实验箱中的电路连接和示波器等设备，可以让学生在单机或网络环境下进行硬件连线、参数调整和响应曲线观察，从而掌握二阶系统的阶跃响应特性。本虚拟实验系统包括虚拟电路和曲线显示两部分。

实验功能：系统界面如图2所示：

图2  二阶系统响应曲线

在虚拟电路中，系统可通过鼠标完成连线操作，连线完成后点击阶跃按钮，虚拟系统首先对连线正确性做出判断，若连线无误，则产生阶跃信号，曲线显示界面会显示当前二阶系统的阶跃响应曲线。此时通过鼠标可调节可变电阻的阻值，同时可观察阻值变化引起的系统参数变化以及阶跃响应曲线变化。

实验效果：虚拟电路的外形和实际实验箱相近，因此虚拟实验能够帮助学生预习和自学，熟悉实验设备。通过交互改变电阻值后，参数值和响应曲线都随之变化，能够使学生更直观地看到实际器件取值和二阶系统参数之间的对应关系，明白参数变化对系统性能产生的影响，有益于学生掌握二阶系统的动、静态性能指标