RLC串聯(lián)電路的零輸入響應與階躍響應(共22頁)

1、南京工程學院電力工程學院2011 / 2012學年 第 二 學期實 驗 報 告課程名稱 電路實驗（二） 實驗名稱二階電路動態(tài)變化過程 的仿真分析 班級名稱 電氣101 學生姓名 彭磊 學 號 206100931 同組學生姓名 秦飛 實驗時間 2012.05.21 實驗地點 工程實踐中心9-229 實驗報告成績： 評閱教師簽字： 年 月 日電力工程學院二七年制1、 實驗目的1、 當R變化時，分別觀察：過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼衰減振蕩、等幅度振蕩時的UC的零輸入響應和階躍響應波形。2、 熟悉Multisim9的具體操作。3、 通過仿真，分析RLC二階串聯(lián)電路參數對響應波形的影響。二、原理簡述能用二

2、階微分方程描述的電路稱為二階電路，它在電路結構上含有兩個獨立的動態(tài)電路元件。在二階電路中，給定的初始條件應有兩個，它們由儲能元件的初始值決定。RLC串聯(lián)電路的零輸入響應，它可用下述線性二階常微分方程描述：.與電路結構參數相關的兩個特征根為：A1,A2 由初始條件：所決定。 (1)當，則為兩個不相等的實根，電路過渡過程的性質為過阻尼的非振蕩放電過程。(2)當，則為兩個相等的負實根，電路過渡過程的性質為臨界阻尼的非振蕩放電過程。(3)如果，則為兩個不相等的共軛根，電路過渡過程的性質為欠阻尼的振蕩放電過程。三、實驗接線圖1、階躍響應 求uc的階躍響應，構建的測試電路如圖1所示，其中的XFG1是函數信

3、號發(fā)生器。 圖1 測試電路 再求iL為輸出時的階躍響應。測試電路如圖2。 圖2 測試電路2、RLC串聯(lián)電路的零輸入響應和階躍響應（a）臨界阻尼響應，R=2k時，開關從上撥到下時，如圖3 所示。從下?lián)艿缴蠒r，如圖 4 所示。開關從上撥到下是零輸入相應，開關從下?lián)艿缴鲜请A躍響應。 圖3 RLC串聯(lián)電路的零輸入響應和階躍響應 （開關從上撥到下） 圖 4 零輸入響應（開關從下?lián)艿缴希╞） R=5k時，零輸入響應過阻尼電路，電路如圖5所示。開關從上撥到下是零輸入響應，開關從下?lián)艿缴鲜请A躍響應。 圖 5 零輸入響應過阻尼波形（c） 欠阻尼， R=10時，電路如圖 6所示。開關從上撥到下是零輸入響應，開關

4、從下?lián)艿缴鲜请A躍響應。 圖 6 響應欠阻尼電路（d）等幅振蕩，R=0時。電路如圖 7所示。開關從上撥到下是零輸入響應，開關從下?lián)艿缴鲜请A躍響應。 圖 7 等幅電路四、仿真結果1、階躍響應 圖 8 Uc的階躍響應波形 圖 9 iL的階躍響應波形2、RLC串聯(lián)電路的零輸入響應和階躍響應 圖 10 零輸入響應臨界阻尼波形 圖 11 階躍響應臨界阻尼波形 圖 12 零輸入響應過阻尼波形 圖 13 階躍響應過阻尼波形 圖 14 零輸入響應欠阻尼波形 圖 15 階躍響應欠阻尼波形 圖 16 零輸入響應等幅波形 圖 17 階躍響應等幅波形五、結論運用Multisim9程序對RLC串聯(lián)電路的響應進行了仿真，得

5、出了二階系統(tǒng)的響應隨阻尼比不同而變化的情況，揭示了阻尼比系數和響應曲線之間的關系。通過調整R,L,的參量數值，從而擬合出不同的震蕩曲線，更形象、準確地反應 RLC電路中阻尼振蕩的全過程，進而體現(xiàn)了二階系統(tǒng)的動態(tài)性能。當時，能量來不及交換就再在電阻中消耗掉了，電路只發(fā)生單純的積累或釋放能量的過程，電路過渡過程的性質為過阻尼的非振蕩放電過程。所以當時，電路過渡過程的性質為過阻尼的非振蕩放電過程。 當時，電路過渡過程的性質為臨界阻尼的非振蕩放電過程，在電磁振蕩中，臨界阻尼與欠阻尼和過阻尼相比，系統(tǒng)從運動趨于平衡所需的時間最短。當 R=0時，電路為等幅振蕩，電路中電壓或電流的振蕩副度保持不變，振蕩過程

6、中不消耗能量。 當時，L,C 之間能量的交換占主導作用，電阻消耗的能量較小，在整個過程中，波形將呈現(xiàn)衰減振蕩的狀態(tài)，將周期性地改變方向，儲能元件也將周期性地交換能量，所以當時，電路過渡過程的性質為欠阻尼的振蕩放電過程。 六、心得、體會通過本次實驗，我學會了如何使用 Multicap 軟件設計電路，并通過仿真得到實驗數據，能夠用Multisim9獨立的做一些簡單的電路模擬實驗，驗證一些已經學過的電路原理和現(xiàn)象，從而加深對電路原理的理解和認識。通過親自上機操作，讓我對電路的理論知識有了更形象的理解，對于RLC串聯(lián)電路的零輸入響應和階躍響應及其波形隨時間變化趨勢也有了進一步了解。Multisim9這個軟件幾乎可以模擬任何比較簡單的電路，并且可以使誤差很小，結果變得更加精確，可以讓