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二阶系统的时间响应分析实验报告 　　东南大学能源与环境学院　　实验报告　　课程名称：自动控制实验二　　实验名称：二阶系统的瞬态响应院：能源与环境学院专业：热能与动力工程　　姓名：号：实验室：实验组别：同组人员：冯成实验时间：XX年10月28日评定成绩：审阅教师：　　目录　　一、实验目的·········································3二、实验内容、原理··································3三、实验步骤········································4四、实验报告要求····································5五、思考题··········································7六、认识与理解······································8　　一、实验目的　　1.通过实验了解参数?(阻尼比)、?n(阻尼自然频率)的变化对二阶系统动态性能的影响；　　2.掌握二阶系统动态性能的测试方法。二、实验内容、原理　　1.二阶系统的瞬态响应　　用二阶常微分方程描述的系统，称为二阶系统，其标准形式的闭环传递函数为　　2　　?nC(S)(2-1)?2　　R(S)S?2??nS??n2　　2　　闭环特征方程：S2?2??n??n?0　　其解S1,2????n??n?1，　　针对不同的?值，特征根会出现下列三种情况：1）01时，系统的阶跃响应无超调产生，但这种响应的动态过程太缓慢，故控制工程上常采用欠阻尼的二阶系统，一般取?=~，此时系统的动态响应过程不仅快速，而且超调量也小。　　2　　2.二阶系统的典型结构　　典型的二阶系统结构方框图和模拟电路图如2-2、如2-3所示。　　图2-2二阶系统的方框图　　图2-3二阶系统的模拟电路图　　图2-3中最后一个单元为反相器。由图2-4可得其开环传递函数为：　　G(s)?　　kRK　　，其中：K?1，k1?X(T1?RXC，T2?RC)　　S(T1S?1)T2R　　K　　T1　　其闭环传递函数为：W(S)?　　1KS2?S?　　T1T1　　与式2-1相比较，可得?n?三、实验步骤　　根据图2-3，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路。　　k111T2R　　，????　　T1T2RC2k1T12RX　　?n值一定时，图2-3中取C=1uF，R=100K(此时?n?10)，Rx为可调电阻。系统输入一　　单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同?值时的实验曲　　1.线。　　取RX=200K时，?=，系统处于欠阻尼状态，其超调量为45%左右；取RX=100K时，?=，系统处于欠阻尼状态，其超调量为%左右；取RX=51K时，?=1，系统处于临界阻尼状态；　　2.?值一定时，图2-3中取R=100K，RX=250K(此时?=)。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-1”示波器观测并记录不同?n值时的实验曲线，注意时间变化。　　若取C=10uF时，?n?1，记录阶跃响应，并测响应时间和超调量。窗口长度最大。若取C=时，?n?100，记录阶跃响应，并测响应时间和超调量。30S和　　四、实验报告要求　　1.画出二阶系统线性定常系统的实验电路，并写出闭环传递函数，表明电路中的各参数；　　2.根据测得系统的单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时间常数T对系统的动态性能的影响。　　根据图2-3，选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路。　　?n值一定时，图2-3中取C=1uF，R=100K(此时?n?10)，Rx为可调电阻。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同?值时的实验曲　　1.线。　　取RX=200K时，?=，系统处于欠阻尼状态，其超调量为45%左右；　　虽然当?=1或?1时，系统的阶跃响应无超调产生，但这种响应的动态过程太缓慢，故控制工程上常采用欠阻尼的二阶系统，一般取?=~，此时系统的动态响应过程不仅快速，而且超调量也小。　　实验报告　　课程名称控制工程基础题目实验一控制系统时间响应分析　　工具_______matlab　　系别_仪器科学与光电工程学院__专业测控技术与仪器姓名____班级/学号　　成绩指导教师　　实验一控制系统时间响应分析　　1.实验目的　　(1)学习并掌握Matlab控制系统时间响应分析的简单使用方法；(2)掌握控制系统时间相应的分析方法；(3)掌握控制系统时间响应的性能指标。　　2.实验仪器系统