实验二零输入、零状态及完全响应rnew

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1、华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书实验二零输入、零状态及完全响应一、实验原理零输入响应、零状态响应和完全响应的实验电路如图2-1所示。R1R2图2-1零输入响应、零状态响应和完全响应的实验电合上图2-1中的开关K1，则由电路可得ti)(⋅RC+Ut)(=E(1)101dU(t)∵0(ti)=C，则上式变为dtdU0RC+U=E01dt(2)对上式取拉式变换得：ERCU(s)−RCU)0(+U(s)=1000s所以ERCU)0(EEU)0(U(s)=1+0=(1−1)+00s(RCs+)1RCs+1ss+1s+

2、1RCRCtt--∴Ut)(=E(1e-RC)+U(0)eRC(3)010式(3)中，若E1等于0，则等号右方只有第二项，即为零输入响应，即由初始条件激励下的输出响应；若初始条件为零（U0)0(=0），则等式右边只有第一项，即为零状态响应，它描述了初始条件为零（U0)0(=0）时，电路在输入E1作用下的输出响应，显然它们之和为电路的完全响应。若E1=15V,U0)0(=E2=5V，断开/合上开关K1或K2即可得到如图2-2所示的这三种的响应过程曲线。集学科优势-4-求改革创新华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书

3、U(t)0图2-2零输入响应、零状态响应和完全响应曲线其中：①零输入响应②零状态响应③完全响应二、实验目的1.通过实验，进一步了解系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的原理。2.学习实验电路方案的设计方法——本实验中采用用模拟电路实现线性系统零输入响应、零状态响应和完全响应的实验方案。三、实验内容1.连接一个能观测零输入响应、零状态响应和完全响应的电路图（参考图2-1）。2.分别观测该电路的零输入响应、零状态响应和完全响应的动态曲线。四、实验设备1.信号与系统基本实验模块——实验电路板2（实验板参数：电阻R1＝R2＝30k；电容C＝47μ

4、）；或自己设计搭建的实验电路2.直流稳压电源＋5V和＋15V各一路3.数字存储式示波器1台五、实验步骤将实验电路接通电源。通过两个开关K1和K2的闭合/断开状态，可以从示波器上观察到实验电路输出（电容电压）的零输入响应、零状态响应和完全响应。请自行设计实验步骤，并记录当前响应时的各开关的状态。六、实验报告1.画出自行设计的实验方案框图及实验电路图，将所设计的电路参数标在实验电路上，并以文字说明设计思路。2.说明实验步骤以及各响应分别对应的各开关的状态，并画出该电路在零输入响应、零状态响应、完全响应下的响应曲线。七、实验思考题系统零输入响应的

5、稳定性与零状态响应的稳定性是否相同？为什么？集学科优势-5-求改革创新华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心信号与控制综合实验指导书附2：信号与系统基本实验模块——实验电路板2：零输入、零状态及完全响应实验的电路原理图及参数集学科优势-6-求改革创新