实验典型系统的瞬间响应和稳定性分析

1、实验2：典型系统的瞬间响应和稳定性分析姓名：班级：学号：一、实验目的：进一步熟悉自动控制实验教学系统试验包的使用方法，为后续的实验打好基础学习瞬态性能指标的测试技巧，了解参数对于系统瞬间性能及稳定性的影响。二、实验内容（1）进一步熟悉自动控制实验教学系统软件包的使用方法。（2）观测不同参数下二阶系统的阶跃响应；观察三阶系统的的稳定性三、实验装置（1）微型计算机。（2）自动控制实验教学系统软件包。四、实验过程及其数据如下：=1 n=2 K=1 T=0.25 Tr=1.63s Tp= Ts=2.431s计算值：Tr=1.612s Tp= Ts=2.356s=1.41 n =1.414 k=0.5

2、t=0.25Tr=3.92s Tp= Ts=5.466s计算值：Tr=4.012s Tp= Ts=5.52s=2 n=1 k=t=0.25Tr=8.367s Tp= Ts=11.26s 计算值：Tr=8.125s Tp= Ts=11.115s=0.158 n=1.581 K=5 T=2 Tr=0.7263 Tp=2.02 Ts=12.09 衰减比=1.306 %=5%计算值Tr=0.73 Tp=2.10 Ts=12.20 衰减比=1.29 %=5.02%=0.25 n=0.5 T=4 K=1Tr=2.505 Tp=6.474 Ts=21.64 衰减比=1.32 %=5%计算值：Tr=2.4.5

3、 Tp=6.502 Ts=21.2 衰减比=1.12 %=5.1%=0.3535 n =1.414 K=2 T=1Tr=1.9565 Tp=4.679 Ts=11.2 衰减比=1.27 %=5%计算值：Tr=2.015 Tp=4.458 Ts=11.21 衰减比=1.22 %=4.8%=0.2886 n=1.732 K=3 T=1 Tr=2.306 Tp=5.709 Ts=18.65 衰减比=1.31 %=4%计算值：Tr=2.253 Tp=5.664 Ts=18.035 衰减比=1.21 %=4.2%三阶系统K1=K2=1 T1=T2=1T1=T2=1 K1=1 K2=1.5 稳定性：趋于稳

4、定T1=T2=1 K1=1 K2=2 稳定性：临界稳定 T1=T2=1 K1=K2=2 稳定性：不稳定T1=T2=1 K1=2 K2=1.5是考题：（1） 在前面二阶系统的原理图中，改变增益K会发生不稳定的现象吗？ 答：不会，改变二阶系统中的增益并不会影响到系统超调量等动态变量，影响的仅仅是系统响应时间。 (2)有哪些措施能增加系统的稳定度？他们对系统的性能还有什么影响？答：加大虚拟内存，可以提高系统性能。 （3）根据实验结果分析二阶系统ts、%与wn、之间的关系。 答：在 一定的情况下，如果 越大，两个负实根的数值就相差得越多。这时衰减得快的指数项的衰减速度更加快，而衰减得慢的指数项 的衰减

5、速度则更加慢。调节时间ts与特征根的实部数值成反比，特征根的实部数值越大，即离虚轴的距离越远，系统的调节时间越短。或者说，调节时间与系统阻尼比和自然振荡频率的乘积反比。由于阻尼比z主要根据对系统超调量的要求来确定，所以调节时间主要由自然振荡频率wn决定。若保持阻尼比值不变而加大自然振荡频率值，则可以在不影响超调量的情况下缩短调节时间 （4）在系统结构中如何保证控制系统为反馈系统？对于二阶系统，若将其反馈极性改为正反馈，或将其反馈回路断开，这时的阶跃响应有什么特点？ 答：在系统中要维持保留有反馈电路，在输出端向系统前部反馈数据对整个。当反馈变为正反馈，此时的阶跃响应可能会变得不稳定，一直为发散或

6、者一直为收敛。（5） 考虑当二阶振荡环节阻尼系数<0和<-1时，系统会出现什么情况？ 答：<0和<-1称二阶系统为负阻尼系统，此时系统不稳定。实验总结 本次实验要求的是对自动控制系统实验包的学习以及运用，通过在实验室的计算机上进行二阶系统和三阶系统的稳定性的验证性实验。在实验中我们了解到了在实验软件中的各个功能的运用，在对参数的选取时我们需要对其进行验证在实验的结果中检测是否和预期数据的结果一致若是不一致可重新调节。其次在使用软件时我们要注意的是在对系统的阶跃输入时设置好信号开始的时间一般为0S。在对于示波器的设置中设置好合适的上下限以及示波范围，在此十分要注意的时此处的数据要与软件的运行时间设置为一致的数字，如若不然将会出现最后结果的误差，在设定好参数后对结果进行观察如果实验的结果不是十分