实验2二阶系统阶跃响应和稳定性分析实验.docVIP

实验2二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验 实验目的 观察并掌握典型二阶系统的单位阶跃响应特性。了解结构参数变化对系统性能的影响。 学习利用课程中所用知识设计典型二阶系统。 实验设备 硬件设备：微机一台，示波器一台，TDN-86/88—TDN-AC/ACS实验系统一套。 软件设备：Windows 2000操作平台，TDN-AC/ACS系统集成操作软件。 实验原理 典型二阶系统 典型二阶系统的方框图及传递函数 1/T0SK1/T1S+1R(S) 1/T0S K1/T1S+1 R(S) C(S) E(S) - 图 2-1 开环传函：G（S）==其中K=K1/TO=K1 闭环传函：W（S）=其中=, 表2-1列出有关二阶系统在三种情况（欠阻尼、临界阻尼、过阻尼）下具体参数的表达式，以便计算理论值。推导过程请参照有关原理书。 表2-1 一种情况 各参数 0ξ1 ξ=1 ξ1 K K=K1/T0=K1 ω0 ωn= ξ ξ=0.5 C(tp) C(tp)= C(∞) 1 MP(%) tp(s) ts(s) 实验内容及步骤 准备：将“信号源单元 ”（U1 SG）的ST插针和+5V插针用“短路块”短接，使运算放大器反馈网络上的场效应管3DJ6夹断。 2、选择适当大小的元器件，自行设计一典型二阶系统。 典型二阶系统瞬态性能指标的测试 按照自己设计的电路图连线,求其传递函数表达式。 用示波器观察系统阶跃响应C(t)，测量并记录超调量Mp，峰值时间tp和调节时间ts，记录表2-2中。 改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应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（实验前必须按公式计算出）进行比较。参数取值及响应曲线，详见表2-2。 表2-2 R (KΩ) K (1/S) Wn (1/S) ξ C (tp) C (∞) MP (%) tp (s) ts (s) 阶跃响应信号 测量值 计算值 测量值 计算值 测量值 计算值 0ξ1 欠阻尼阶跃响应应为衰减振荡 ξ=1 临界阻尼阶跃响应为单调指数曲线 ξ1 过阻尼响应为单调指数曲线 实验报告 实验设备、型号、编号。 试验目的。 实验原理线路图及数据。 设计内容及线路图。 纪录不同系统下的响应曲线，振荡次数μ，超调量σP%，峰值时间tp及调节时间ts（△=0.05）。 将实验结果与理论值进行比较分析。 思考题 分析说明σ%与ξ的关系，ts（△=0.05）值决定于系统的哪个参数。