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二阶系统的瞬态响应实验报告 　　实验报告　　课程名称：控制理论指导老师：成绩：__________________　　实验名称：二阶系统的瞬态响应实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析七、讨论、心得　　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、主要仪器设备　　1．THBDC-2型控制理论·计算机控制技术实验平台；　　2．PC机一台(含“THBDC-2”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线。　　三、实验内容　　1．观测二阶系统的阻尼比分别在01三种情况下的单位阶跃响应曲线；　　2．调节二阶系统的开环增益K，使系统的阻尼比??调节时间ts(Δ=±)；　　3．?为一定时，观测系统在不同?n时的响应曲线。　　四、实验原理　　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　　12　　，测量此时系统的超调量?p、　　?nC(S)　　(2-1)?2　　R(S)S?2??nS??n2　　2　　?0闭环特征方程：S2?2??n??n　　2　　其解S1,2????n??n2?1，　　针对不同的?值，特征根会出现下列三种情况：1）0二阶系统的瞬态响应实验报告)阶系统的动态响应曲线　　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。　　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　　KT1　　其闭环传递函数为：W(S)?　　1KS2?S?　　T1T1　　与式2-1相比较，可得　　?n?　　k111T2R　　，????　　2k1T12RXT1T2RC　　五、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。　　1．?n值一定时，图2-3中取C=1uF，R=100K(此时?n?10)，Rx阻值可调范围为0～470K。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-2”软件观测并记录不同?值时的实验曲线。　　当可调电位器RX=250K时，?=，系统处于欠阻尼状态，其超调量为53%左右；若可调电位器RX=时，?=，系统处于欠阻尼状态，其超调量为%左右；　　若可调电位器RX=50K时，?=1，系统处于临界阻尼状态；若可调电位器RX=25K时，?=2，系统处于过阻尼状态。　　2．?值一定时，图2-4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-2”软件观测并记录不同?n值时的实验曲线。　　若取C=10uF时，?n?1　　若取C=时，?n?100　　六、实验结果与分析1、　　C=1uF，R=100K，?n?　　k11　　=10?　　T1T2RC　　RX=250K，实验结果　　??　　1T2R　　=，系统处于欠阻尼状态?　　2k1T12RX　　此时开环增益K?　　Rx　　=25R2C　　时间常数T1?RxC=，T2?RC=最大超调量理论值53%实验值调整时间　　RX=时　　?5　　?100%?56%5　　?=，系统处于欠阻尼状态，　　此时开环增益K?　　Rx　　=2　　RC　　时间常数T1?RxC=，T2?RC=最大超调量理论值%实验值　　?5　　?100%?4%5　　调整时间　　若可调电位器RX=50K时，?=1，系统处于临界阻尼状态　　此时开环增益K?　　Rx　　=52　　RC　　时间常数T1?RxC=，T2?RC=　　超调量为零调整时间　　若可调电位器RX=25K时，?=2，系统处于过阻尼状态　　南昌大学实验报告　　学生姓名：梁志甲学号：专业班级：电气134实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：　　一、实验项目名称：二阶系统瞬态响应和稳定性二、实验要求　　1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。2.研究Ⅰ型二阶