研究性教学环节2-时域系统分析和线性系统的稳定性研究

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1、研究性教学2——时域系统分析和线性系统的稳定性研究1．研究性教学目的①学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；②研究二阶系统的两个重要参数对阶跃瞬态响应指标的影响；③研究线性系统的开环比例系数K对稳定性的影响；④研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。2．知识点训练①自行设计二阶及三阶系统电路。②选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，进行仿真分析。3．研究性要求①自行设计二阶及三阶仿真电路，可以使用ProteusMultisimEWBMatlab等仿真软件；②针对各环节选择好必要的参数值，理论计算环节的

2、输出响应；③仿真分析环节的在典型输入信号作用下的输出波形。4．研究性内容实验一:典型二阶系统方块图和实现电路如图1-1所示。图1-1二阶系统闭环传递函数如下：，（T是时间常数）。各运算放大器运算功能：OP1，积分，；OP2，积分，；OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，。可以得到：实验一步骤①，使，，取，，使T=0.47s，，加入单位阶跃扰动，记录响应曲线，记作[1]。②保持不变，单位阶跃扰动不变，取，，使T=1.47s，，记录响应曲线，记作[2]。③保持不变，单位阶跃扰动不变，取，,使T=1.0s，，记录响应曲

3、线，记作[3]。④保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=0.8，，记录响应曲线，记作[4]。⑤保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=2.0，，记录响应曲线，记作[5]。要求：将曲线[1]、[2]、[3]进行对比，[3]、[4]、[5]进行对比，将[3]中的和理论值进行比较。并讨论。实验二实验内容为三阶系统，三阶系统的方框图和模拟电路如图1-2所示。图1-2三阶系统图中，，，，，，，。实验二步骤①求取系统的临界开环比例系数KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。实验求取方法：l加入r=0.5V的阶

4、跃扰动；l使系统输出c(t)呈等幅振荡。（t=5s/cm,y=0.5V/cm）；l断开反馈线，维持r=0.5V的扰动，测取系统输出电压Uc,则。②系统的开环比例系数K对稳定性的影响l观察K增大、减小时，系统的响应曲线；l记录当K=0.5Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=100mV/cm）；l记录当K=1.25Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。5．研究性问题解答①若仿真实验中c（t）的稳态值不等于阶跃输入函数r（t）的幅度，主要原因可能是什么？②计算三阶系数的临界开环比例系数Kc及其呈

5、现等幅振荡的自振频率,并将它们与实验结果比较。6．研究性教学要求①答辩前填写《课堂研讨式教学登记表》。②每个小组撰写一份报告和演讲PPT。③七人一组，进行合理分工，使用PPT每组演讲四分钟（每人分钟数由小组确定，人人发言），回答问题两分钟，共计六分钟。第四周进行，根据课程进程安排答辩组数。附表：课堂研讨式教学登记表题目小组成员分工情况小组讨论交流情况分析遇到的难点组员互评（满分各50分）演讲表现与教师评分（满分50分）自主学习投入时间完成日期教师点评