典型系统的时域响应和稳定性分析

装订线实验报告实验名称典型系统的时域响应和稳定性分析系信息院专业自动化班1205班姓名学号授课老师预定时间实验时间实验台号一、目的要求1．研究二阶系统的特征参量(ξ、ωn)对过渡过程的影响。2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。3．熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。二、原理简述根据系统在二阶三阶下的稳定性不同作该实验研究相关系统的时域响应和稳定性分析1．典型的二阶系统稳定性分析(1)结构框图：如图1.2-1所示。(2)理论分析系统开环传递函数为：开环增益2．典型的三阶系统稳定性分析(1)结构框图：如图1.2-3所示。装订线2(2)理论分析系统开环传递函数为：系统的特征方程为:三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。四、线路示图1．典型的二阶系统稳定性分析2．典型的三阶系统稳定性分析五、内容步骤1．典型的二阶系统稳定性分析2．实验内容：先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。装订线3系统闭环传递函数为：其中自然振荡角频率：阻尼比：2．典型的三阶系统稳定性分析实验内容：实验前由Routh判断得Routh行列式为：为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有实验步骤1．将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。2.典型二阶系统瞬态性能指标的测试(1)按模拟电路图1.2-2接线，将1中的方波信号接至输入端，取R=10K。(2)用示波器观察系统响应曲线C(t)，测量并记录超调MP、峰值时间tp和调节时间tS。(3)分别按R=50K；160K；200K；改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性能指标MP、tp和tS，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较(实验前必须按公式计算出)。将实验结果填入表1.2-1中。表1.2-2中已填入了一组参考测量值，供参照。3．典型三阶系统的性能(1)按图1.2-4接线，将1中的方波信号接至输入端，取R=30K。(2)观察系统的响应曲线，并记录波形。(3)减小开环增益(R=41.7K；100K)，观察响应曲线，并将实验结果填入表1.2-3中。表1.2-4中已填入了一组参考测量值，供参照。装订线4六、数据处理典型的二阶系统稳定性分析R=10KR=50KR=160KR=200K装订线5典型的三阶系统稳定性分析R=30KR=41.7KR=100K装订线6七、分析讨论典型二阶系统瞬态性能指标实验参考值表典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况参考值表通过这次自动控制的实验，我掌握了典型环节模拟电路的构成方法、传递函数及输出时域函数的表达装订线7式熟悉了各种典型环节的阶跃响应曲线以及各项参数变化对典型环节的动态特性的影响。能更清楚分析二阶和三阶系统，为之后的学习打下了好的基础。通过自己动手对电路进行搭接、对输出波形进行调试、观察，加深了对书本上内容的理解，有利于我们更好地掌握知识、消化知识。