二階系統(tǒng)階躍響應

自動掌握理論試驗報告自動掌握理論試驗報告11Fx試驗題目 典型系統(tǒng)階躍響應姓名： 班級： 學號： 指導教師：同組學生： 時間：2023-2-25一、試驗目的學習瞬態(tài)性能指標的測試技能。學習二階系統(tǒng)階躍響應曲線的試驗測試方法。ui爭論二階系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)ζ,ωn與最大超調(diào)量Mp和調(diào)整時間tS之間的關系。二、試驗儀器EL-AT-II計算機一臺三、試驗原理模擬試驗的根本原理：掌握系統(tǒng)模擬試驗承受復合網(wǎng)絡法來模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運算放大器不同的輸來，便得到了相應的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計算機等測還可進一步分析爭論參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。域性能指標的測量方法：超調(diào)量σ%：啟動計算機，在桌面雙擊圖標[自動掌握試驗系統(tǒng)]運行軟件。測試計算機與試驗箱的通信是否正常,通信正常連續(xù)。如通信不正常查找緣由使通信正常后才可以連續(xù)進展試驗。連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U1接A/D、D/A卡的DA1U2A/D、D/AAD1在試驗課題下拉菜單中選擇試驗二[二階系統(tǒng)階躍響應]。鼠標單擊確認等待屏幕的顯示區(qū)顯示試驗結果。利用軟件上的游標測量響應曲線上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，帶入下式算出超調(diào)量：T與TP s

%

Y Ymax %Y利用軟件的游標測量水平方向上從零到達最大值與從零到達95%穩(wěn)態(tài)值所需的時間值，便可得到TTP s四、試驗內(nèi)容典型二階系統(tǒng)方塊圖閉環(huán)傳遞函數(shù)為nY(S) 2nn

(1)X(S) S2

n

S2ωn:無阻尼自然頻率；ζ：阻尼比.其中和n對系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)有打算的影響。2-1二階系統(tǒng)模擬電路圖2-2：2-2二階系統(tǒng)構造圖〔2〕系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為〔2〕式中T=RC，K=R2/R1。比較2〕二式，可得n=1/T=1/RC=K/2=R2/2R1 〔3〕由〔3〕式可知，轉變比值R2/R1RC值可以轉變無阻尼自然頻率n。R1=200K，R2=100K200K，可得試驗所需的阻尼比。電阻R100K，電容C1f0.1f,可得兩個無阻尼自然頻率n。五、試驗步驟U1A/DD/A卡的DA1U2A/D、D/AAD1啟動計算機，在桌面雙擊圖標[自動掌握試驗系統(tǒng)]運行軟件。測試計算機與試驗箱的通信是否正常,通信正常連續(xù)。如通信不正常查找緣由使通信正常后才可以連續(xù)進展試驗。在試驗課題下拉菜單中選擇試驗二[二階系統(tǒng)階躍響應],鼠標單擊該選項彈出試驗課題參數(shù)窗口。5.取=10rad/s,即令R=100K，C=1f；分別取=0.5、1、2R1=100K，R2n于100K、200K、400K。輸入階躍信號，測量不同的時系統(tǒng)的階躍響應，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量Mp和調(diào)整時間Ts6.取=0.5。即電阻R2R1=R2=100K；=100rad/s,即取R=100K，轉變電路中的電容nC=0.1f(留意：二個電容值同時轉變)。輸入階躍信號測量系統(tǒng)階躍響應，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量pTn。取R=100K；轉變電路中的電容C=1f,R1=100K,調(diào)整電阻R2=50K。輸入階躍信號測量系統(tǒng)階躍響應，記錄響應曲線，特別要記錄Tpp測量二階系統(tǒng)的階躍響應并記入表中六、試驗報告畫出二階系統(tǒng)的模擬電路圖，爭論典型二階系統(tǒng)性能指標與ζ，ωn的關系。延遲時間td:增大無阻尼自然振蕩頻率或減小阻尼比，都可以削減延遲時間。即，當阻尼比不變的時候，閉環(huán)極點距離s平面的坐標原點越遠，系統(tǒng)的延遲時間越短：而當無阻尼自然頻率不變時，閉環(huán)極點距離s平面的虛軸越近，系統(tǒng)的延遲時間越短。上升時間trn；當n肯定的時候，需要減小。峰值時間tp:和阻尼振蕩頻率成反比。最大超調(diào)量mp：最大超調(diào)量僅和阻尼比有關系，與無阻尼自然振蕩頻率無關，隨著阻尼比的增大，最大超調(diào)量單調(diào)的減小調(diào)整時間ts:調(diào)整時間和閉環(huán)極點的實部數(shù)值成反比，數(shù)值越大，時間越短把不同和條件下測量的Mptsn試驗結果分析體會和建議。七、思考題二階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)能否成為振蕩環(huán)節(jié)？為什么？答：不行以，慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)傳遞函數(shù)為T22

2SSKSS2TS1,K2T22S 1T化簡得：2

T2 ,12TS 1S 2 T所以令K=1得：

T2，那么=1/T，=1，所以為臨界阻尼狀態(tài)，所以不會為震蕩環(huán)節(jié)。n假設模擬試驗中Y(t)的穩(wěn)態(tài)值不等與階躍輸入函數(shù)的幅度，其主要緣由可能是什么？〔〕硬件電路與抱負存在著肯定誤差，運算放大器不是抱負的測量數(shù)據(jù)的時候存在著肯定的誤差電路存在著衰減實際測量中有能量損耗八、試驗模擬的圖與matlab仿真圖比照(左為試驗圖右為仿真圖)〔1〕=10，=0n〔2〕n=10，=0.25自動掌握理論試驗報告自動掌握理論試驗報告77自動掌握理論試驗報告自動掌握理論試驗報告九、試驗結果分析表模擬試驗結果模擬試驗結果仿真試驗結果參數(shù)試驗結果σ%tp〔ms〕ts〔ms〕σ%tp〔ms〕ts〔ms〕=0R=100KC=1μf=10，n=0.2542.7261144844.43241400=1.5試驗結果分析：試驗的理論值和實際值根本上相符，