研究性教学环节2-时域系统分析和线性系统的稳定性研究

研究性教学 2时域系统分析和线性系统的稳定性研究1研究性教学目的 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法； 研究二阶系统的两个重要参数 对阶跃瞬态响应指标的影响；n, 研究线性系统的开环比例系数 K 对稳定性的影响； 研究线性系统的时间常数 T 对稳定性的影响。2知识点训练 自行设计二阶及三阶系统电路。 选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，进行仿真分析。3研究性要求 自行设计二阶及三阶仿真电路，可以使用 ProteusMultisimEWBMatlab 等仿真软件； 针对各环节选择好必要的参数值，理论计算环节的输出响应； 仿真分析环节的在典型输入信号作用下的输出波形。4研究性内容实验一:典型二阶系统方块图和实现电路如图 1-1 所示。图 1-1 二阶系统闭环传递函数如下：， （T 是时间常数） 。22nssRCn1各运算放大器运算功能：OP1，积分， ；TS,1OP2，积分， ；RC,OP9，反相， （-1） ；OP6，反相比例， 。310,fRk可以得到： 3102fn RkRCT实验一步骤 ，使 ， ，取 ， ，使3104fR4.k2.0610.R47.CT=0.47s， ，加入单位阶跃扰动 ，记录响应曲线 ，记作1。7.n)(1tVtr)(tc 保持 不变，单位阶跃扰动 不变，取 ，2.)(tr 610.，使 T=1.47s， ，记录响应曲线 ，记作2。4.1C47.1n c 保持 不变，单位阶跃扰动 不变，取 ， ,.0)(1tVtr60.1R.C使 T=1.0s， ，记录响应曲线 ，记作3。.1n)(c 保持 不变，单位阶跃扰动 不变，取 ，使0)(ttr 38fk=0.8， ，记录响应曲线 ，记作4 。4.0)(tc 保持 不变，单位阶跃扰动 不变，取 ，使.1n)(1tVtr3102fRk=2.0， ，记录响应曲线 ，记作5。.)(tc要求：将曲线1、2 、3 进行对比，3、4、5 进行对比，将3中的 和理st%,论值进行比较。并讨论。实验二实验内容为三阶系统，三阶系统的方框图和模拟电路如图 1-2 所示。图 1-2 三阶系统图中， ， ， ， ，21KRW36103610iK321K， ， 。1610fCT262,fCT63fCT实验二步骤 求取系统的临界开环比例系数 KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M 。实验求取方法： 加入 r=0.5V 的阶跃扰动； 使系统输出 c(t)呈等幅振荡。 （t=5s/cm,y=0.5V/cm ） ； 断开反馈线，维持 r=0.5V 的扰动，测取系统输出电压 Uc,则 。XUcKC 系统的开环比例系数 K 对稳定性的影响 观察 K 增大、减小时，系统的响应曲线； 记录当 K=0.5Kc 时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=100mV/cm ） ； 记录当 K=1.25Kc 时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=0.5V/cm） 。5研究性问题解答 若仿真实验中 c（t）的稳态值不等于阶跃输入函数 r（t）的幅度，主要原因可能是什么？ 计算三阶系数的临界开环比例系数 Kc 及其呈现等幅振荡的自振频率 , 并将它们与实验结果比较。6研究性教学要求 答辩前填写课堂研讨式教学登记表 。 每个小组撰写一份报告和演讲 PPT。 七人一组，进行合理分工，使用 PPT 每组演讲四分钟（每人分钟数由小组确定，人人发言） ，回答问题两分钟，共计六分钟。第四周进行，根据课程进程安排答辩组数。附表：课堂研讨式教学