自控实验报告二典型系统的时域响应和稳定性分析

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1、实验二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(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、实验设备PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。三、实验原理及内容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)对应的模拟电路图：如图1.2-2所示。(3)理论分析系统开环传递函数为：Gs=k1T0S(T1S+1)=K1T0S(T1S+1);开环增益K=K1T0(4)实验内容先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时

2、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。在此实验中(图1.2-2)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。(2)模拟电路图：如图1.2-4所示。(3)理论分析系统的开环传函为:GsHs=500RS0.1S+10.5S+1（其中K=500R）系统的特征方程为:1+G(s)H(s)=0ÞS3+12S2+20S+20K=0。(4)实验内容实验前由Routh判断得Routh行列式为：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臵了锁零场效应管，所以运放具

3、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

4、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。五、实验结果1、实验截图①R=10②R=50③R=160④R=2002、实验结果分析（1）典型二阶系统瞬态性能指标（2）典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况