实验五 二阶系统阶跃响应

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1、实验五二阶系统阶跃响应一、实验目的1、掌握二阶控制系统的电路模拟方法及定量分析二阶系统的阻尼比和自然振荡频率对系统动态性能的影响。2、在Mulitsim中建立二阶电路，通过示波器观测控制系统的各项性能指标。3、加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的性质。二、实验内容1、分析典型二阶系统的和变化时，对系统的阶跃响应的影响。2、用Mulitisim软件画出二阶系统的模拟电路图（如图1）并仿真出不同时的阶跃响应曲线。3、用实验的方法测出二阶系统的上升时间、峰值时间、调节时间、超调量。三、实验原理1、选取信号源为直流电压源，电阻和电容选用现实原件

2、，运放和电位计选用虚拟原件，对电位计R设置B作为增加数值的触发信号（相应的，shift＋B作为减小数值的触发信号）。2、仿真分析5该二阶系统的传递函数的传递函数是图1二阶系统电路图由公式：可以得到：，电位计R的范围是0～250KΩ调节电位计R的大小以及开关的开合，可以观察到二阶系统的上升时间、峰值时间、调试时间、超调量等性能指标的变化。四、实验步骤1、当开关J2断开时，阻尼比系数，即无阻尼情况，观察输出波形图（见图2）,并求出各个性能指标。5图2时的阶跃曲线2、开关J2闭合，当R为250KΩ时，阻尼比系数，为欠阻尼情况，观察输出波形图（见图3），并求出各个性能指标。

3、图3时的阶跃曲线53、开关J2闭合，当R为50KΩ时，阻尼比系数，为临界阻尼情况，观察输出波形图（见图4），并求出各个性能指标。图4时的阶跃曲线4、开关J2闭合，当R为25KΩ时，阻尼比系数，为过阻尼情况，观察输出波形图（见图5），并求出各个性能指标。5图5时的阶跃曲线五、实验报告1、画出二阶系统的模拟电路图，仿真出不同时的曲线。2、根据不时的曲线，在模拟示波器上求出上升时间、峰值时间、调节时间、超调量，并填入下表：00.212六、思考题建立RLC振荡电路的数学模型，求出其传递函数，并指出自然振荡频率和表达式。5