二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)

自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告11Fx試驗(yàn)題目 典型系統(tǒng)階躍響應(yīng)姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師：同組學(xué)生： 時(shí)間：2023-2-25一、試驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試技能。學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的試驗(yàn)測(cè)試方法。ui爭(zhēng)論二階系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)ζ,ωn與最大超調(diào)量Mp和調(diào)整時(shí)間tS之間的關(guān)系。二、試驗(yàn)儀器EL-AT-II計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、試驗(yàn)原理模擬試驗(yàn)的根本原理：掌握系統(tǒng)模擬試驗(yàn)承受復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來(lái)模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放大器不同的輸來(lái)，便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號(hào)加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計(jì)算機(jī)等測(cè)還可進(jìn)一步分析爭(zhēng)論參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。域性能指標(biāo)的測(cè)量方法：超調(diào)量σ%：?jiǎn)?dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動(dòng)掌握試驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。測(cè)試計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)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(jìn)展試驗(yàn)。連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1U2A/D、D/AAD1在試驗(yàn)課題下拉菜單中選擇試驗(yàn)二[二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)]。鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示試驗(yàn)結(jié)果。利用軟件上的游標(biāo)測(cè)量響應(yīng)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(biāo)測(cè)量水平方向上從零到達(dá)最大值與從零到達(dá)95%穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間值，便可得到TTP s四、試驗(yàn)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(wú)阻尼自然頻率；ζ：阻尼比.其中和n對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)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(gòu)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(zhuǎn)變比值R2/R1RC值可以轉(zhuǎn)變無(wú)阻尼自然頻率n。R1=200K，R2=100K200K，可得試驗(yàn)所需的阻尼比。電阻R100K，電容C1f0.1f,可得兩個(gè)無(wú)阻尼自然頻率n。五、試驗(yàn)步驟U1A/DD/A卡的DA1U2A/D、D/AAD1啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動(dòng)掌握試驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。測(cè)試計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)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(jìn)展試驗(yàn)。在試驗(yàn)課題下拉菜單中選擇試驗(yàn)二[二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)],鼠標(biāo)單擊該選項(xiàng)彈出試驗(yàn)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(hào)，測(cè)量不同的時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量Mp和調(diào)整時(shí)間Ts6.取=0.5。即電阻R2R1=R2=100K；=100rad/s,即取R=100K，轉(zhuǎn)變電路中的電容nC=0.1f(留意：二個(gè)電容值同時(shí)轉(zhuǎn)變)。輸入階躍信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量pTn。取R=100K；轉(zhuǎn)變電路中的電容C=1f,R1=100K,調(diào)整電阻R2=50K。輸入階躍信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)階躍響應(yīng)，記錄響應(yīng)曲線，特別要記錄Tpp測(cè)量二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)并記入表中六、試驗(yàn)報(bào)告畫出二階系統(tǒng)的模擬電路圖，爭(zhēng)論典型二階系統(tǒng)性能指標(biāo)與ζ，ωn的關(guān)系。延遲時(shí)間td:增大無(wú)阻尼自然振蕩頻率或減小阻尼比，都可以削減延遲時(shí)間。即，當(dāng)阻尼比不變的時(shí)候，閉環(huán)極點(diǎn)距離s平面的坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)，系統(tǒng)的延遲時(shí)間越短：而當(dāng)無(wú)阻尼自然頻率不變時(shí)，閉環(huán)極點(diǎn)距離s平面的虛軸越近，系統(tǒng)的延遲時(shí)間越短。上升時(shí)間trn；當(dāng)n肯定的時(shí)候，需要減小。峰值時(shí)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?jī)H和阻尼比有關(guān)系，與無(wú)阻尼自然振蕩頻率無(wú)關(guān)，隨著阻尼比的增大，最大超調(diào)量單調(diào)的減小調(diào)整時(shí)間ts:調(diào)整時(shí)間和閉環(huán)極點(diǎn)的實(shí)部數(shù)值成反比，數(shù)值越大，時(shí)間越短把不同和條件下測(cè)量的Mptsn試驗(yàn)結(jié)果分析體會(huì)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(jiǎn)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(huì)為震蕩環(huán)節(jié)。n假設(shè)模擬試驗(yàn)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(fù)存在著肯定誤差，運(yùn)算放大器不是抱負(fù)的測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)候存在著肯定的誤差電路存在著衰減實(shí)際測(cè)量中有能量損耗八、試驗(yàn)?zāi)M的圖與matlab仿真圖比照(左為試驗(yàn)圖右為仿真圖)〔1〕=10，=0n〔2〕n=10，=0.25自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告77自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)掌握理論試驗(yàn)報(bào)告九、試驗(yàn)結(jié)果分析表模擬試驗(yàn)結(jié)果模擬試驗(yàn)結(jié)果仿真試驗(yàn)結(jié)果參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果σ%tp〔ms〕ts〔ms〕σ%tp〔ms〕ts〔ms〕=0R=100KC=1μf=10，n=0.2542.7261144844.43241400=1.5試驗(yàn)結(jié)果分析：試驗(yàn)的理論值和實(shí)際值根本上相符，