典型二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)與性能分析

實(shí)驗(yàn)二典型二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)與性能分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究二階系統(tǒng)的特征參量（ζ,ωn）對(duì)過渡過程的影響。2、研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACS教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、實(shí)驗(yàn)原理典型二階系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：；其中，開環(huán)放大系數(shù)。系統(tǒng)方塊圖與模擬電路如圖2-1與圖2-2所示。圖2-1典型二階系統(tǒng)方塊圖圖2-2模擬電路圖先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時(shí)電電阻R的理論值，再將理論值應(yīng)用于模擬電路中，觀察二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)定性。設(shè)，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：其中，自然振蕩頻率：阻尼比：典型二階系統(tǒng)的瞬態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量：峰值時(shí)間：峰值時(shí)間的輸出值：調(diào)節(jié)時(shí)間：1）欠阻尼，2）臨界阻尼，3）過阻尼，，與為二階系統(tǒng)兩個(gè)互異的負(fù)實(shí)根，，過阻尼系統(tǒng)可由距離虛軸較近的極點(diǎn)的一階系統(tǒng)來近似表示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、實(shí)驗(yàn)前預(yù)先計(jì)算出典型二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的理論值并填入實(shí)驗(yàn)對(duì)照表2-1中。2、按模擬電路圖接線，將信號(hào)源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接，使每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)置鎖零場效應(yīng)管，此時(shí)運(yùn)放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出為幅值為1V、周期為10s左右的方波，將1V的方波信號(hào)接至輸入端。若10s周期的方波不能顯示完整的波形變化，可適當(dāng)調(diào)整周期。表2-1實(shí)驗(yàn)對(duì)照表參數(shù)項(xiàng)目R(KΩ)KωnζC(tp)C(∞)δ(%)tp(s)ts(s)系統(tǒng)穩(wěn)定性理論值測量值理論值測量值理論值測量值0<ζ<1欠阻尼1020100．251.43v1.0v43360ms880ms5044.471.121.010968.0ms1.400s802.53.541.041.041.280s1.704s10021.011.011.736sζ=1臨界阻尼1601.251.02.336sζ>1過阻尼20011.02.9283、分別取R=10K，50K，80K，100K，160K，200K改變系統(tǒng)開環(huán)增益，觀察記錄典型二階系統(tǒng)在欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系情況下的階躍響應(yīng)曲線C(t)，測量記錄超調(diào)量δ%、峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)對(duì)照表2-1中，將測量值和計(jì)算出的理論值進(jìn)行對(duì)比分析。4、若令ζ=0，修改模擬電路，觀察記錄階躍響應(yīng)曲線。五、思考題1、分析二階系統(tǒng)的特征參量（ζ,ωn）對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。2、時(shí)間常數(shù)T改變，超調(diào)量δ%，調(diào)節(jié)時(shí)間ts如何變化？實(shí)驗(yàn)三線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對(duì)三階系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。2、研究線性系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)K對(duì)穩(wěn)定性的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACS教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容典型三階系統(tǒng)方塊圖如圖3-1所示，圖3-1典型三階系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：（其中）圖3-2模擬電路圖利用Routh判據(jù)，判別開環(huán)比例系數(shù)K的選取對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有何影響，并選取3組不同K值觀測分析三階系統(tǒng)穩(wěn)定性。四、實(shí)驗(yàn)要求1、利用Routh判據(jù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性，分析開環(huán)比例系數(shù)K對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有何影響。2、按模擬電路圖接線，將幅值為1V、周期為10s的方波信號(hào)接至輸入端。3、選取3組R分別為30K，41.7K，100K，觀察記錄響應(yīng)曲線，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄表中，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表3-1實(shí)驗(yàn)記錄表R（KΩ）開環(huán)增益K穩(wěn)定性301.9341.7100五、思考題1、