高阶系统的瞬态响应和稳定性分析

1、暨南大学本科实验报告专用纸课程名称 自动控制原理 成绩评定 实验项目名称高阶系统的瞬态响应和稳定性分析 指导教师 实验项目编号 0806105702 实验项目类型 验证 实验地点 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 2012年 5 月 15 日 下午 温度 湿度 一、实验目的1通过实验，进一步理解线性系统的稳定性仅取决于系统本身的结构和参数，它与外作用及初始条件均无关的特性；2研究系统的开环增益K或其它参数的变化对闭环系统稳定性的影响。3通过本实验，理解系统的跟踪误差与其结构、参数与输入信号的形式、幅值大小之间的关系；4研究系统的开环增益K对稳态误差的影响。 二、实验环境1THBDC-1

2、型 控制理论·计算机控制技术实验平台；2PC机一台(含“THBDC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线。三、实验报告要求1画出三阶系统线性定常系统的实验电路，并写出其闭环传递函数，表明电路中的各参数。2根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益对系统动态特性及稳定性的影响。3. 画出型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。 四、实验内容及分析1观测三阶系统的开环增益K为不同数值时的阶跃响应曲线第一步: 画出三阶系统线性定常系统的实验电路，并写出其闭环传递函数，表明电路中的各参数。三阶系统线性

3、定常系统的实验电路如图1所示：图1 三阶系统线性定常系统的实验电路其闭环传递函数为：其中，（其中待定电阻的单位为），改变的阻值，可改变系统的放大系数。第二步: 根据测得的系统单位阶跃响应曲线，分析开环增益对系统动态特性及稳定性的影响。（1）、当电路中的取时，三阶系统的单位阶跃响应曲线如图2所示：图2 时三阶系统的单位阶跃响应由图2可知，此时三阶系统不稳定（2）、当电路中的取时，三阶系统的单位阶跃响应曲线如图3所示：图3 时三阶系统的单位阶跃响应由图3可知，此时三阶系统处于临界稳定状态。（3）、当电路中的取时，三阶系统的单位阶跃响应曲线如图4所示：图4 时三阶系统的单位阶跃响应由图4可知，此时三

4、阶系统稳定。综合图2、图3和图4可知，系统的开环增益会影响闭环系统的稳定性，越大，系统的稳定性越差；越小，系统的稳定性越好。2观测I型二阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应，并实测它们的稳态误差； 第一步: 画出型二阶系统的方框图和模拟电路图I型二阶系统的方框图如图5所示：图5 I型二阶系统的方框图I型二阶系统的模拟电路图如图6所示：图6 I型二阶系统的模拟电路图第二步: 测量得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。（1）、当输入为单位阶跃信号时，系统的单位阶跃响应如图7所示：图7 系统的单位阶跃响应（2）、当输入为单位斜坡信号时，系统的响应如图8所示：图8 单位斜坡信号的响应四、实验小结（1）、线性系统的稳定性与外界作用和初始条件都无关，仅取决于系统本身的结构和参数。（2）、系统的开环增益会影响闭环系统的稳定性，越大，系统的