二阶系统特征参数对系统性能的影响

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1、实验三二阶系统特征参数对系统性能的影响一．实验目的1．研究二阶系统特征参量（,ξ）对系统性能的影响；2．研究斜坡输入作用下二阶系统的静态误差。二．实验内容1．搭建二阶系统，将特征参量＝12.5保持不变，分别测试阻尼系数不同时系统的特性；再将特征参量ξ＝0.4保持不变，分别测试固有频率不同时系统的特性；2．测试斜坡输入作用下二阶系统的静态误差，将输入强度即斜率不变，改变开环增益；再将开环增益不变，改变输入强度即斜率。三．实验步骤在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验

2、项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1．观测特征参量ξ对二阶系统性能的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。二阶系统模拟电路如图1-3-1所示，其固有频率＝12.5：图1-3-1二阶系统模拟电路(＝12.5)（1）设置阶跃信号源：A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5

3、V”端子产生阶跃信号。（2）搭建二阶系统模拟电路：A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN11”、“IN13”两端子同时连接，将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连接，A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接；B．按照图1-3-1选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=100K、R5=64K、R6为可选电阻、R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF将A3的S5、S6、S10，A1的S3、S6、S9，A2的S3、S8拨至开的位置；C．当R6＝50K时，二阶系统阻尼系数ξ＝0.8，将A

4、2的S15拨至开。当R6＝100K时，二阶系统阻尼系数ξ＝0.4，将A2的S11拨至开。当R6＝200K时，二阶系统阻尼系数ξ＝0.2，将A2的S13拨至开。（1）连接虚拟示波器：将实验电路A2的“”与示波器通道CH1相连接。（2）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同特征参量ξ下输出阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量σ%、峰值时间tp以及调节时间ts。2．观测特征参量对二阶系统性能的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。二阶系统模拟电路如图1-3-2所示，其阻尼系数ξ＝0.4：图1-3-2二阶系统模拟电路(ξ＝0

5、.4)（1）设置阶跃信号源：A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建二阶系统模拟电路：A．将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN11”、“IN13”两端子同时连接，将A1的“OUT1”与A2的输入端子相连接（选择哪个输入端子参见步骤C），A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接；B．按照图1-3-2选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=100K、R5、R

6、6为可选电阻、R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF将A3的S5、S6、S10，A1的S3、S6、S9，A2的S8拨至开的位置；C．当R5＝256K、R6=200K时，则该二阶系统固有频率＝6.25此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连，将A2的S1、S13拨至开。当R5＝64K、R6=100K时，二阶系统固有频率＝12.5此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连，将A2的S3、S11拨至开。当R5＝16K、R6=50K时，二阶系统固有频率＝25此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN22”相连，将A2的S5、S15拨

7、至开。（1）连接虚拟示波器：将实验电路A2的“”与示波器通道CH1相连接。（2）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同特征参量下输出阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量σ%、峰值时间tp以及调节时间ts。3．观测斜坡输入作用下二阶系统的静态误差实验中所用到的功能区域：函数发生器、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。给定的二阶系统模拟电路如图1-3-3所示：图1-3-3二阶系统模拟电路（1）设置函数发生器：A．将函数发生器区的选择开关拨至“斜波”；B．将函数发生器区的“函数输出”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C．将函数发生器区的“函数启动停

8、止”开关拨