二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性冷

1、 南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證 綜合 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性二實(shí)驗(yàn)要求：1、了解和掌握典型二階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及型二階閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)式。2、研究型二階閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)-無(wú)阻尼振蕩頻率n、阻尼比對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響。3、掌握欠阻尼型二階閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Mp、tp、ts的計(jì)算。4、觀察和分析型二階閉環(huán)系統(tǒng)在欠阻尼，臨界阻尼，過(guò)阻尼的瞬態(tài)響應(yīng)曲線，及在階躍信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Mp、tp、ts值，并與理論計(jì)算值作比對(duì)。三、主要儀器設(shè)備及耗材：1計(jì)算機(jī)一臺(tái)2AEDK-lab

2、ACT自動(dòng)控制理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套3LabACT6_08軟件一套四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：有二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路如圖3-1-7所示。它由積分環(huán)節(jié)（A2）和慣性環(huán)節(jié)（A3）構(gòu)成。圖3-1-8 型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖3-1-8的二階系統(tǒng)模擬電路的各環(huán)節(jié)參數(shù)及系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：積分環(huán)節(jié)（A2單元）的積分時(shí)間常數(shù)Ti=R1*C1=1S 慣性環(huán)節(jié)（A3單元）的慣性時(shí)間常數(shù) T=R2*C2=0.1S該閉環(huán)系統(tǒng)在A3單元中改變輸入電阻R來(lái)調(diào)整增益K，R分別設(shè)定為 4k、40k、100k 。電路的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 該電路的自然頻率、阻尼比和增益K的關(guān)系式為： 當(dāng)R=100k， K=1 =1.

3、58 >1 為過(guò)阻尼響應(yīng)， 當(dāng)R=40k， K=2.5 =1 為臨界阻尼響應(yīng)， 當(dāng)R=4k， K=25 =0.316 0<<1 為欠阻尼響應(yīng)。 欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)Mp、tp、ts的計(jì)算：（ K=25、=0.316、=15.8）型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路見(jiàn)圖3-1-8。該環(huán)節(jié)在A3單元中改變輸入電阻R來(lái)調(diào)整衰減時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟： 注：S ST不能用“短路套”短接?。?）用信號(hào)發(fā)生器（B1）的階躍信號(hào)輸出 和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號(hào)（Ui）： B1單元中電位器的左邊K3開(kāi)關(guān)撥下（GND），右邊K4開(kāi)關(guān)撥下（0/+5V階躍）。階躍信號(hào)輸出（B1的Y測(cè)孔）調(diào)整為

4、2V（調(diào)節(jié)方法：按下信號(hào)發(fā)生器（B1）階躍信號(hào)按鈕，L9燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量Y測(cè)孔）。（2）構(gòu)造模擬電路3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端CH1接到A6單元信號(hào)輸出端OUT（C(t)）。注：CH1選×1檔。（4）運(yùn)行、觀察、記錄： 運(yùn)行LABACT程序，選擇自動(dòng)控制菜單下的線性系統(tǒng)的時(shí)域分析下的二階典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)始即可使用本實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的CH1測(cè)孔測(cè)量波形。也可選用普通示波器觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 分別將（A11）中的直讀式可變電阻調(diào)整到4K、40K、100K，按下B1按鈕，用示波器觀察在三種增益K下

5、，A6輸出端C(t)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)。 改變積分時(shí)間常數(shù)Ti（慣性時(shí)間常數(shù)T=0.1，慣性環(huán)節(jié)增益K=25，R=4K，C2=1u），重新觀測(cè)結(jié)果，記錄超調(diào)量MP，峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（計(jì)算值實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出） 改變慣性時(shí)間常數(shù) T（積分時(shí)間常數(shù)Ti=1，慣性環(huán)節(jié)增益K=25，R=4K，C1=2u）重新觀測(cè)結(jié)果，記錄超調(diào)量MP，峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（計(jì)算值實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出）5、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果：（1）R=4K，C2=1UMp=0.7/2.07×100%=33.8% tp =0.240s Mp=0.7/2.07×100%

6、=33.8% tp =0.240s ts=0.810s （2） R1=200k ,C2=1u實(shí)際值為： Mp=1.05/2.07×100%=50.7% tp =0.160s ts=0.28s理論值為：Wn=25 =0.5 Mp=0.164×100%=16.4% tp =0.145s ts=0.24s（3）R=4K,C2=2uF實(shí)際值為：Mp=1.29/2.07×100%=62.3% tp =0.200s ts=1.32s理論值為： T=R2C2=100k×2uF=0.2s Wn= 11.2 =0.22 Ti=0.4s 故Wn=25 =0.5Mp=0.5×100%=50% tp =0.288s ts=1.22s2、 （1）R=40K,C2=2uF ts=1.52s(2）R1=200k,C2=2uF ts=0.860s（3）R1=200k，C2=2uF ts=2.000s3、 R=100K，C2=2uF（1） ts=3.600s（2）R1=100k，C1=2uF ts=0.920s（3）R1=100k，C2=2uF ts=2.720s6、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得體會(huì) 本次試驗(yàn)還算比較困難，讓我明白講理論知識(shí)付諸實(shí)