自控實驗報告二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

1、實驗二 二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線實驗測試方法。 2、研究二階系統(tǒng)的特征參數(shù)，阻尼比z和無阻尼自然頻率wn對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。定性分析 z 和wn與最大超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間ts之間的關(guān)系。 3、研究線性系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)k對穩(wěn)定性的影響。 4、研究線性系統(tǒng)的時間常數(shù)t對穩(wěn)定性的影響。 5、進(jìn)一步學(xué)習(xí)實驗系統(tǒng)的使用方法 6、學(xué)會根據(jù)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線確定傳遞函數(shù)。二、實驗儀器xmn-2型自動控制系統(tǒng)實驗箱一臺,cae-pci軟件，萬用表，計算機(jī)一臺三、實驗原理 典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 w2n j（s）= s22zwnsw2n其中 z 和wn對系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)有決定

2、的影響。構(gòu)成下圖的典型二階系統(tǒng)的模擬電路，并測量其階躍響應(yīng)，電路的結(jié)構(gòu)圖如圖：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：閉環(huán)傳遞函數(shù)為：式中 t=rc，k=r2/r1 wn=1/t=1/rc z=k/2=r2/2r1 可知，改變比值r2/r1，可以改變二階系統(tǒng)的阻尼比。改變rc值可以改變無阻尼自然頻率wn。四、實驗步驟1.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路，檢查無誤后接通電源。2.啟動計算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo) 自動控制實驗系統(tǒng) 運(yùn)行軟件。3.取不同的r和c，輸入階躍信號，測量不同的z和w時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。4.測量二階系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)如下：序號rfrck阻尼系數(shù)twnwn22qwn15000010000000.00000047

3、0.50.250.472.127664.5269351.0638325000010000000.000001470.50.251.470.6802720.462770.34013635000010000000.0000010.50.251110.5410000010000000.00000110.51111520000010000000.0000012111121 仿真結(jié)果如下：實驗結(jié)果：2 仿真結(jié)果如下：實驗結(jié)果：3 仿真結(jié)果如下：實驗結(jié)果：4仿真結(jié)果如下：實驗結(jié)果：5仿真結(jié)果如下：實驗結(jié)果：實驗分析：經(jīng)過對比前三個圖，可知在阻尼系數(shù)不變的情況下，自然頻率wn越小，上升時間越大，調(diào)節(jié)時間越長

4、，而超調(diào)量不變；對比后面的三個圖，可知在自然頻率不變的情況下，阻尼比越小，上升時間越短，調(diào)節(jié)時間越長，超調(diào)量越大。調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量的理論值和實驗值：次數(shù)ts（理論值）/s超調(diào)量（理論值） ts（實驗值）/s超調(diào)量（實驗值）18.2720.4445278.50.49225.8720.444527270.49317.60.444527160.4948.80.16318490.254.4不存在4不存在附加實驗1 求取臨界開環(huán)比例系數(shù)：等幅震蕩 無反饋時系統(tǒng)的輸出電壓穩(wěn)定情況下，系統(tǒng)的輸出電壓uc=-10v，i.，則kc=uc/=202 系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)對穩(wěn)定性的影響調(diào)整wr 和k 觀察 k增大wr減小