典型系统的时域响应和稳定性分析

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1、信息科学与工程学院本科生实验报告实验名称自动控制原理实验二预定时间实验时间姓名学号授课教师实验台号专业班级实验二1.2典型系统的时域响应和稳定性分析一、实验目的1、研究二阶系统的特征参量对渡过程的影响。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、实验设备PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。三、实验内容模拟电路图如下：四、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了锁零效应管，所以

2、运放单元具有锁零功能。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）按模拟电路图接线，将1中的方波信号接至输入端，取R=10K。（1）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。（2）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、ts，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较。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

3、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）检修开环增益（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。五、实验现象分析注意：在做实验前一定要进行对象整定，否则将会导致理论值和实际测量值相差较大。首先调节电阻使系统处于临界稳定的状态当R>160时系统处于过阻尼状态当R>160时，由可知道该系统的自然频率和阻尼比均与R值大小有关，当R处于160左右处于临界

4、阻尼状态，则R>160时阻尼比增大，系统则应处于过阻尼状态，输出波形如上图所示。同理当R的阻值减小时，系统应该趋于欠阻尼状态，如R=50时，系统处于欠阻尼状态，其输出波形如下图所示。欠阻尼状态欠阻尼状态是我们所期望的一种状态，相比于过阻尼，系统响应时间比较短，相比于临界阻尼，系统的超调量比较小。三阶系统三阶系统处于临界稳定时三阶R>30KR<30K