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时间:2018-07-19
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1、专业:电气工程及其自动化学号:0705044305姓名:实验一二阶系统时域分析一、实验目的1.研究二阶系统的两个重要参数ξ、与系统结构之间的关系。2.观察系统在阶跃输入作用下的响应,运用基本理论,分析系统过度过程特点及各种参数对其学习过程的影响,从而找出改善系统动态性能的方法,并在实验中加以验证。3.学习二阶系统阶跃响应的测试方法。4.掌握开环传递函数与闭环传递函数之间的对应关系,以及ξ、与传递函数系数之间的关系。二、实验内容选择适当的元器件建立单位负反馈二阶系统。开环传递函数由积分环节和惯性环节构成:令。1.设改变K值,使阻尼比ξ,分别为0、0.5、
2、0.7、1、1.5;观察并记录在单位阶跃信号作用下,不同阻尼比时,系统输出响应曲线,并测量系统的超调量σ%、上升时间、峰值时间、调节时间。(1)当阻尼比ξ无限大时:(2)当阻尼比ξ=0.5时:5(3)当阻尼比ξ=0.7时:(4)当阻尼比ξ=1时:(5)当阻尼比ξ=1.5时:51.设定K值使ξ=0.707,改变时间常数T,观察并记录在单位阶跃信号作用下,系统输出曲线,并测量系统的超调量σ%、上升时间、峰值时间、调节时间。并与(1)的结果加以比较。(1)当T=0.1时:(2)当T=1时:5(1)当T=1.5时:1.改变时间常数使不等于,观察并记录输出波形的
3、变化情况。(1)当,时:(2)当,时:5(1)当0,0时:一、思考题1.阻尼比对系统动态性能如何影响?答:ζ<0时,响应是发散的,系统不能正常工作。ζ≥1时,响应与一届系统相似,没有超调,但调节速度慢,进入汶太需要较长的时间。ζ=0时,系统以最快的速度进入稳态,但响应曲线是等幅震荡的。1>ζ>0时,虽然响应有超调,但上升速度比较快,调节时间也比较短,合理选择阻尼比ζ的取值,可望使系统及具有令人满意的响应快速性,又具有比较好的响应平稳性。因此,工程上有时把阻尼比ζ=0.707的二阶系统成为二阶最优秀系统。2.积分时间常数T改变后,超调量σ%与ts如何变化
4、?答:T增大时,阻尼比ζ减小,超调量增大,ts上升。3.二阶系统性能指标有哪些,如何定义?个表征系统哪些方面的特性?答:二阶系统的两个特征参数,阻尼比ζ和自然频率ωn。为提高系统响应的快速性,减小阶跃响应的超调亮,应增大系统的阻尼比,而系统阻尼程度的增加,势必降低其相应的初始快速性,使得其上升时间,峰值时间及延迟时间加长。4.试分析系统结构中T1,T2及K与系统参数阻尼比ζ,ωn的关系。答:阻尼比的增大是以减小其自然频率为代价的,这不仅降低系统响应的快速性,同时也将增大系统的稳定误差,降低其控制的准确性。5
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