二階系統(tǒng)的模擬與動態(tài)性能研究

1、電氣學科大類信號與控制綜合實驗課程實 驗 報 告(基本實驗三:自動控制理論基本實驗) 姓 名 王鵬飛 學 號 U201011831 專業(yè)班號 1003 實驗成績 評 閱 人 實驗評分表基本實驗實驗編號名稱/內(nèi)容實驗分值評分二階系統(tǒng)的模擬與動態(tài)性能研究10二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能研究10設計性實驗實驗名稱/內(nèi)容實驗分值評分線性控制系統(tǒng)的設計與校正20控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設計20創(chuàng)新性實驗實驗名稱/內(nèi)容實驗分值評分教師評價意見總分實驗十一 二階系統(tǒng)的模擬與動態(tài)性能研究實驗原理二階系統(tǒng)可用圖1所示的模擬電路圖來模擬：圖 1 二階系統(tǒng)模擬電路圖系統(tǒng)框圖為圖 2 系統(tǒng)框圖簡化得由此得傳遞函數(shù)表達式C(s)R

2、(s)=-2R2C2s2+2CsR+R2+2=-2R2C2s2+2R+R2R2Cs+2R2C2n=2R2C2=2RC=2(R+R2)2R若=0，R+R2=0k若=1，R+R2=1.414R=14.14k若要使<1，需要將R短路，將R2調(diào)整至6.3k由=12KT ，n=KT ，n=12TK、T越大超調(diào)量越大；K越大，T越小，無阻尼自然震蕩頻率越大。但是，響應速度只與T有關 實驗目的1、掌握典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標的測試方法。 2、通過實驗和理論分析計算的比較，研究二階系統(tǒng)的參數(shù)對其動態(tài)性能的影響。實驗步驟1、根據(jù)二階系統(tǒng)模擬電路圖在實驗裝置上搭建二階系統(tǒng)的模擬電路2、分別設置0；01；1，

3、觀察并記錄r(t)為正負方波信號時的輸出波形C(t)實驗結(jié)果分析電容 C=0.68F1.1 過阻尼狀態(tài) 1.2 臨界阻尼1.3欠阻尼1.4無阻尼電容 C=0.082F2.1 過阻尼2.2 臨界阻尼2.3欠阻尼2.4無阻尼由上列各圖可以看出：1. 阻尼比與超調(diào)量和穩(wěn)定性的關系明顯，當0時，系統(tǒng)等幅震蕩；當01時，系統(tǒng)欠阻尼，存在超調(diào)量；1時，系統(tǒng)過阻尼，無超調(diào)。2. 無阻尼自然震蕩頻率與響應速度關系明顯，阻尼比相同的情況下，無阻尼自然震蕩頻率越大，系統(tǒng)響應越快。實驗思考1 根據(jù)實驗模擬電路圖繪出對應的方框圖。消除內(nèi)環(huán)將系統(tǒng)變?yōu)橐粋€單位負反饋的典型結(jié)構(gòu)圖。此時能知道系統(tǒng)中的阻尼比體現(xiàn)在哪一部分嗎？如何改變的數(shù)值？答：方框圖如上圖所示，阻尼比體現(xiàn)在內(nèi)環(huán)反饋通道的增益，調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)反饋運放的反饋電阻即可調(diào)節(jié)阻尼比。2電路模擬系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)單位負反饋？答：若此時信號與輸入信號反向，將輸出通過一個與