典型系统的时域响应和稳定性分析

1、实 验 报 告实验名称系典型系统的时域响应和稳定性分析信息院专业自动化班1205班姓名学号授课老师预定时间实验时间实验台号一、目的要求1研究二阶系统的特征参量(E、3 n)对过渡过程的影响。2 .研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。3熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。二、原理简述根据系统在二阶三阶下的稳定性不同作该实验研究相关系统的时域响应和稳定性分析1. 典型的二阶系统稳定性分析(1)结构框图：如图所示。图 1.2-1(2)理论分析系统开环传递函数为:开环增益rc5（7；5-Fi）_s（rls-i）2 典型的三阶系统稳定性分析(1)结构框图：如图所

2、示。图1 口(2)理论分析系统开环传递函数为：500/系统的特征方程为：1=0 = S3 +12S-峠却S + 20K Y二、仪器设备PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。四、线路示图1典型的二阶系统稳定性分析2. 实验内容：先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R的理论值，再将理论值应用于模拟电路中观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。系统闭环传递函数为:其中自然振荡角频率：2典型的三阶系统稳定性分析I _-：K=12=> R-41.7KQK>12= R >41.7KO曹1201220KsQ费20K0+ 20>0阻尼比0系统稳定系

3、统临界德宦实验内容：实验前由 Routh判断得Routh行列式为:为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有实验步骤1. 将信号源单元的“ ST'端插针与“ S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁 零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT端输出的方波幅值为1V,周期为10s左右。2. 典型二阶系统瞬态性能指标的测试(1) 按模拟电路图 接线，将1中的方波信号接至输入端，取R = 10K。(2) 用示波器观察系统响应曲线C(t)，测量并记录超调 MR峰值时间tp和调节时间tS。分别按R = 50K ; 160K; 2

4、00K;改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性能指标 MRtp和tS，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较(实验前必须按公式计算出)。将实验结果填入表 中。表 中已填入了一组参考测量值，供参照。3 典型三阶系统的性能(1)按图 接线，将1中的方波信号接至输入端，取R = 30K。(2)观察系统的响应曲线，并记录中。波形。(3)减小开环增益(R = ; 100K)，观察响应曲线，并将实验结果填入表表 中已填入了一组参考测量值，供参照。六、数据处理典型的二阶系R=10K1.CHI 50Cm/ra|VbV2|*i.ioa 阿齐2| 440l ' .1；U 砧统稳定性分析T

5、I42 s 312.5ms"T1TN 1汁一 ：A Lj-L! /1Z-:!11111i111111111CH2.R=50K|n-iy =23；Ss qfH-TN HrR=160KR=200K|1|iia|1!1'=一9111i|/F1!|”101-1!141n:|II4>111>1 1搭CHI: 500rw胳CH2: 1v4S典型的三阶系统稳定性分析|T1 -12|= 234.4 ms1肝4 口斗卫7hkM-| = 1.035 VR=R=30K7.B iTr常I1iiL111 1 "i19111« 1i_11a1'11 - 八八丄1'*11rI1/ /llt，/,111I!r11I1| ykJV亠ii-11ii41ii-iIiiT1!11P11&iii1iCH1:右格CH2：忖格R=100Kif庖俏况七、1Ifl!144分析讨论44430.32 O.3SQ.E 0 9L.6L.65典型二阶系统瞬态性能扌1200中捲中.散典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况参考值表通过这次自动控制的实验，我掌握了典型环节模拟电路的构成方法、传递函数及输出时域函数的表达 式熟悉了各种典型环节的阶跃响应曲线以及各项参数变化对典型环节的动态特性的影响。能更清楚分析二阶 和三阶系统，为之后的学习打下了好的基