研究性教學(xué)環(huán)節(jié)2時域系統(tǒng)分析和線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究

1、研究性教學(xué)2時域系統(tǒng)分析和線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究1研究性教學(xué)目的 學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的實(shí)驗測試方法； 研究二階系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)對階躍瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響； 研究線性系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)K對穩(wěn)定性的影響； 研究線性系統(tǒng)的時間常數(shù)T對穩(wěn)定性的影響。2知識點(diǎn)訓(xùn)練 自行設(shè)計二階及三階系統(tǒng)電路。 選擇好必要的參數(shù)值，計算出相應(yīng)的階躍響應(yīng)數(shù)值，進(jìn)行仿真分析。3研究性要求 自行設(shè)計二階及三階仿真電路，可以使用ProteusMultisimEWBMatlab等仿真軟件； 針對各環(huán)節(jié)選擇好必要的參數(shù)值，理論計算環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)； 仿真分析環(huán)節(jié)的在典型輸入信號作用下的輸出波形。4研究性內(nèi)容實(shí)驗一:典型二階系統(tǒng)方塊

2、圖和實(shí)現(xiàn)電路如圖1-1所示。圖1-1 二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)如下： ， （T是時間常數(shù)）。各運(yùn)算放大器運(yùn)算功能：OP1，積分，；OP2，積分，；OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，?？梢缘玫剑簩?shí)驗一步驟 ，使，取，使T=0.47s，加入單位階躍擾動，記錄響應(yīng)曲線，記作1。 保持不變，單位階躍擾動不變，取，使T=1.47s，記錄響應(yīng)曲線，記作2。 保持不變，單位階躍擾動不變，取，,使T=1.0s，記錄響應(yīng)曲線，記作3。 保持不變，單位階躍擾動不變，取，使k=0.8，記錄響應(yīng)曲線，記作4。 保持不變，單位階躍擾動不變，取，使k=2.0，記錄響應(yīng)曲線，記作5。要求：將曲線1、2、3進(jìn)行對比，3、

3、4、5 進(jìn)行對比，將3中的和理論值進(jìn)行比較。并討論。實(shí)驗二實(shí)驗內(nèi)容為三階系統(tǒng)，三階系統(tǒng)的方框圖和模擬電路如圖1-2所示。圖1-2 三階系統(tǒng)圖中，。實(shí)驗二步驟 求取系統(tǒng)的臨界開環(huán)比例系數(shù)KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。實(shí)驗求取方法：l 加入r=0.5V的階躍擾動；l 使系統(tǒng)輸出c(t)呈等幅振蕩。（t=5s/cm,y=0.5V/cm）；l 斷開反饋線，維持r=0.5V的擾動，測取系統(tǒng)輸出電壓Uc,則。 系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)K對穩(wěn)定性的影響l 觀察K增大、減小時，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線；l 記錄當(dāng)K=0.5Kc時的系統(tǒng)響應(yīng)曲線（t=5s/cm,y=100mV/cm）；l 記錄當(dāng)K=1.25Kc時的系統(tǒng)響應(yīng)曲線（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。5研究性問題解答 若仿真實(shí)驗中c（t）的穩(wěn)態(tài)值不等于階躍輸入函數(shù)r（t）的幅度，主要原因可能是什么？ 計算三階系統(tǒng)的臨界開環(huán)比例系數(shù)Kc及其呈現(xiàn)等幅振蕩的自振頻率, 并將它們與實(shí)驗結(jié)果比較。6研究性教學(xué)要求 答辯前填寫課堂研討式教學(xué)登記表。 每個小組撰寫一份報告和演講PPT。 七人一組，進(jìn)行合理分工，使用PPT每組演講四分鐘（每人分鐘數(shù)由小組確定，人人發(fā)言），回答問題兩分鐘，共計六分鐘。第四周進(jìn)行，根據(jù)課程進(jìn)程安排答辯組數(shù)。附表：課堂研討式教學(xué)登記表題目小組成員分工