二阶系统特征参数对系统性能的影响.doc

实验三 二阶系统特征参数对系统性能的影响一实验目的1研究二阶系统特征参量（,）对系统性能的影响；2研究斜坡输入作用下二阶系统的静态误差。二实验内容1搭建二阶系统，将特征参量12.5保持不变，分别测试阻尼系数不同时系统的特性；再将特征参量0.4保持不变，分别测试固有频率不同时系统的特性；2测试斜坡输入作用下二阶系统的静态误差，将输入强度即斜率不变，改变开环增益；再将开环增益不变，改变输入强度即斜率。三实验步骤在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1观测特征参量对二阶系统性能的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。二阶系统模拟电路如图1-3-1所示，其固有频率12.5：图1-3-1二阶系统模拟电路(12.5)（1） 设置阶跃信号源：A将阶跃信号区的选择开关拨至“05V”；B将阶跃信号区的“05V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“05V”端子产生阶跃信号。（2） 搭建二阶系统模拟电路：A将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN11”、“IN13”两端子同时连接，将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连接，A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接；B按照图1-3-1选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=100K、R5=64K、R6为可选电阻、R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF将A3的S5、S6、S10，A1的S3、S6、S9，A2的S3、S8拨至开的位置；C当R650K时，二阶系统阻尼系数0.8，将A2的S15拨至开。当R6100K时，二阶系统阻尼系数0.4，将A2的S11拨至开。当R6200K时，二阶系统阻尼系数0.2，将A2的S13拨至开。（3） 连接虚拟示波器：将实验电路A2的“”与示波器通道CH1相连接。（4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同特征参量下输出阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts。2观测特征参量对二阶系统性能的影响实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。二阶系统模拟电路如图1-3-2所示，其阻尼系数0.4：图1-3-2二阶系统模拟电路(0.4)（1） 设置阶跃信号源：A将阶跃信号区的选择开关拨至“05V”；B将阶跃信号区的“05V”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“05V”端子产生阶跃信号。（2） 搭建二阶系统模拟电路：A将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN11”、“IN13”两端子同时连接，将A1的“OUT1”与A2的输入端子相连接（选择哪个输入端子参见步骤C），A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接；B按照图1-3-2选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=100K、R5、R6为可选电阻、R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF将A3的S5、S6、S10，A1的S3、S6、S9，A2的S8拨至开的位置；C当R5256K、R6=200K时，则该二阶系统固有频率6.25此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连，将A2的S1、S13拨至开。当R564K、R6=100K时，二阶系统固有频率12.5此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连，将A2的S3、S11拨至开。当R516K、R6=50K时，二阶系统固有频率25此时应将A1的“OUT1”与A2的“IN22”相连，将A2的S5、S15拨至开。（3） 连接虚拟示波器：将实验电路A2的“”与示波器通道CH1相连接。（4） 输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同特征参量下输出阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts。3观测斜坡输入作用下二阶系统的静态误差实验中所用到的功能区域：函数发生器、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2、实验电路A3。给定的二阶系统模拟电路如图1-3-3所示：图1-3-3二阶系统模拟电路（1） 设置函数发生器：A将函数发生器区的选择开关拨至“斜波”；B将函数发生器区的“函数输出”端子与实验电路A3的“IN32”端子相连接；C将函数发生器区的“函数启动停止”开关拨至启动，则“函数输出”端子将周期性的产生斜波信号，调节“调幅”旋钮可改变斜波信号的斜率。（2） 搭建二阶系统模拟电路：A将实验电路A3的“OUT3”端子与实验电路A1的“IN12”端子相连接，将A1的“OUT1”与A2的“IN21”相连接，将A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接；B按照图1-3-3选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=500K、R564K、R6=500K、R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF将A3的S5、S6、S10，A1的S4、S10，A2的S3、S14拨至开的位置；（3） 连接虚拟示波器：将实验电路A2的“”与示波器通道CH1相连接。（4） 输入斜波信号，通过虚拟示波器观测响应曲线A调节函数发生器的“调幅”旋钮，使斜波斜率为1，分别改变R4、R5、R6的阻值，并根据改变后的电路参数计算出相应的开环增益K值，绘制输出波形，观测并记录稳态误差结果。B保持R4=500K、R564K、R6=500K阻值不变即保持开环增益K不变，调节“调幅”旋钮，使斜波斜率由小增大，绘制不同斜率下输出的波形，观测并记录稳态误差结果。四实验结果1讨论系统特征参量（，）变化时对系统性能的影响。2根据电路图中的参数计算下表中的理论值，并和实测值一起填入表中。二阶系统特征参量值实测阶跃响应曲线超调量%峰值时间tp调节时间ts理论值实测值理论值实测值理论值实测值12.50.80.40.2二阶系统特征参量值实测阶跃响应曲线超调量%峰值时间tp调节时间ts理论值实测值理论值实测值理论值实