二階系統(tǒng)的過渡過程

1、二階系統(tǒng)的過渡過程第1頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1）學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測試技術(shù)及系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的測試方法。 2）研究二階系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)， 和 對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響。 3）觀察在不同參數(shù)下，二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并測出超調(diào)量 和調(diào)節(jié)時(shí)間 。 4）定量分析 和 與超調(diào)量 ，調(diào)節(jié)時(shí)間 的關(guān)系。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 1）TDN-AC/ACS自動(dòng)控制原理模擬實(shí)驗(yàn)機(jī) 一臺(tái) 2）計(jì)算機(jī)（配虛擬示波器及Matlab軟件） 一臺(tái) 3）PCI1710數(shù)據(jù)采集卡 一塊

2、4）萬用表 一塊 5）電阻、電容及聯(lián)線導(dǎo)線 若干 第3頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1)根據(jù)電路圖搭建實(shí)驗(yàn)電路。 2)保持 不變，改變阻尼比 ，觀察過渡過程曲線的變化情況。 3)保持 不變，改變系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) ，觀察過渡過程曲線的變化情況。 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 第4頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日 根據(jù) 的不同取值，二階系統(tǒng)有以下幾種工作狀態(tài)： （1）當(dāng) ，此時(shí)二階系統(tǒng)稱為欠阻尼狀態(tài)。 （2）當(dāng) ，此時(shí)二階系統(tǒng)稱為臨界阻尼狀態(tài)。 （3）當(dāng) ，此時(shí)二階系統(tǒng)稱為過阻尼狀態(tài)。 （4）當(dāng) ，此時(shí)二階系統(tǒng)稱為無阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)單位階躍

3、響應(yīng)為等幅振蕩。 那種狀態(tài)最好？實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 第5頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日4 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 圖2.1.典型二階系統(tǒng)方框圖閉環(huán)傳遞函數(shù): 第6頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有：第7頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日方案1 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 圖2.2.一種便于在模擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖 第8頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 第9頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階

4、系統(tǒng)的過渡過程 圖2.3. 二階系統(tǒng)的模擬電路圖第10頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 參數(shù)選擇方案1(1)時(shí)間常數(shù) 不變，改變系統(tǒng)的阻尼比 (2)阻尼比不變，改變時(shí)間數(shù) 第11頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 參數(shù)選擇方案2(1)時(shí)間常數(shù) 不變，改變系統(tǒng)的阻尼比 (2)阻尼比不變，改變時(shí)間數(shù) 第12頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日方案2 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 圖2.4. 另一種在模擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖 第13頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分

5、，星期日方案2 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 圖2.5. 另一種在模擬機(jī)上實(shí)現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖 第14頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)中選擇如下的參數(shù) 實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 閉環(huán)傳遞函數(shù)其中阻尼比和自然振蕩角頻率分別為令R=10K, 40K, 160K, 200K 觀察階躍響應(yīng)？第15頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程5 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)記錄與分析 通過搭建實(shí)驗(yàn)電路，觀測在不同參數(shù)作用下，記錄系統(tǒng)在不 同阻尼下過渡過程的階躍相應(yīng)曲線，并記錄性能指標(biāo)。 第16頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)

6、驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程 6 思考題 1）在模擬系統(tǒng)中若階躍輸入幅值過大，會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？ 2）在模擬仿真中為什么要多增一個(gè)1：1的比例環(huán)節(jié)？ 3）在模擬系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，如何實(shí)現(xiàn)單位負(fù)反饋？ 第17頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的過渡過程7 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1）寫明實(shí)驗(yàn)線路及原始數(shù)據(jù)。要有準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)記錄（包括測量參數(shù)）與理論值作以比較。 2）對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象要有準(zhǔn)確的描述和分析。 3）推導(dǎo)模擬電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)，并確定n、和R、C的關(guān)系。 4）回答實(shí)驗(yàn)思考題，寫出本實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及建議。 第18頁，共19頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)30分，星期日實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)檢查線路已經(jīng)正確搭接后再上電開始實(shí)驗(yàn)，布線時(shí)嚴(yán)禁帶電進(jìn)行操作。不要過于頻繁得開啟電源，重新開啟和上一次斷開之間得時(shí)間應(yīng)大于30 秒。切勿把電阻、電容等掉進(jìn)箱子左側(cè)，以免燒壞箱子。 對于搭線被控對象時(shí)，輸入和反饋回路