实验二：二阶系统阶跃响应.ppt

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1、实验二二阶系统阶跃响应实验目的研究二阶系统的特征参数阻尼比和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响；定量分析和与最大超调量Mp、调整时间之间的关系。进一步学习实验系统的使用方法。学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。实验仪器EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台PC计算机一台位置随动系统位置随动系统原理图标准形式：二阶系统的框图模拟电路图G（s）=R2/R1系统结构图传递函数其中n=1/RC,=R2/2R1实验步骤1.启动计算机，在桌面双击图标[自动控制理论]运行软件。2.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进

2、行实验。3.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。√ξ2-1S1,2=-ξωn±ωnS1,2=-ξωn-ωn=S1,2=±jωn0＜ξ＜1ξ＝1ξ＝0ξ＞1j0j0j0j02Φ(s)=s2+2ωns+ωn2ωn2-±j√1-ξ2ωnS1,2=ωnξh(t)=1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)=1-(1+ωnt)e-ωtnh(t)=1-cosωntj0j0j0j0T11T21＞1＝10＜＜1＝0tsin(ωdt+β)e-ωnh(t)=√1-ξ21

3、1过阻尼临界阻尼欠阻尼零阻尼动态性能指标h(t)t时间tr上升峰值时间tpAB超调量Mp=AB×100%调整时间ts3-1.模拟电路一R=100K,C=1uf,n=1/RC=10rad/s:R1=100K,R2=0K;=0R1=100K,R2=50K;=0.25R1=100K,R2=100K;=0.5R1=100K,R2=200K;=1R1=50K,R2=200K;=2n=1/RC,=R2/2R1根据显示的波形，记录0<<1,超调量Mp,tp，ts的数值和阶跃响应曲线;≥1,记录tp，ts，稳态值及阶跃响应曲线;=0,记录振幅，振荡周期，振荡频率及阶跃

4、响应曲线;并与理论值比较.4-1.在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应],鼠标双击该选项弹出实验课题参数窗口3-2.模拟电路二R1=R2=100K，=0.5(1)R=100K,C=1uf,n=1/RC=10rad/s；(2)R=100K,C=0.1uf,n=1/RC=100rad/s；n=1/RC,=R2/2R14-2.在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应],鼠标双击该选项弹出实验课题参数窗口由显示的波形记录最大超调量Mp，上升时间tp和调整时间ts的数值及阶跃响应曲线，并与理论值比较。3-3.模拟电路三(1):R1=100K,R2=50K

5、;=0.5R=100K,C=1uf,n=10rad/s；(2):R1=R2=100K;=0.25R=100K,C=1uf,n=10rad/s；R=100K,C=0.1uf,n=100rad/s；4-3.在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应],鼠标双击该选项弹出实验课题参数窗口记录系统的响应曲线，由波形记录最大超调量Mp和上升时间tp的数值，求传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较.实验报告1.画出二阶系统的模拟电路图.2.讨论3-1，典型二阶系统阶跃响应曲线与ζ的关系，性能指标与ζ的关系.3.结合3-1，3-2，把不同ζ和n条件下测量的Mp,t

6、p,ts值列表,根据测量结果得出相应结论.4.3-3，画出系统响应曲线,再由tp和Mp计算出传递函数,并与由模拟电路计算的传递函数相比较.(取一组数据计算比较)