自控實驗報告二典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析

實驗二典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析一、實驗?zāi)康难芯慷A系統(tǒng)的特征參量(g、sn)對過渡過程的影響。2．研究二階對象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對三階系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析。二、實驗設(shè)備PC機一臺，TD-ACC+(或TD-ACS)教學實驗系統(tǒng)一套。三、實驗原理及內(nèi)容1.典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1所示。(3)理論分析

系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)=直= 5 ；開環(huán)增益k=￡70S(7；S1) S(T±S1) To(4)實驗內(nèi)容先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時電阻R的理論值，再將理論值應(yīng)用于模擬電路中，觀察二階系統(tǒng)的動態(tài)性能及穩(wěn)定性，應(yīng)與理論分析基本吻合。在此實驗中(圖1.2-2)=15, 7；=02y,K嚴藥％=>^=200^系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為…外齊一f其中自然振蕩佰頻率：叫「咋1‘I其中自然振蕩佰頻率：叫「咋1‘IJ02．典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3所示。(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3所示。(3)理論分析G2二>R>41.7KQ系統(tǒng)穩(wěn)定R=4|7KQ系統(tǒng)臨界穩(wěn)定1nR<4].7KQ系統(tǒng)不穩(wěn)定得：0<KK=12K>12500系統(tǒng)的開環(huán)傳函為:G(s)H(s)= —S(O.1S1)(O.5S1)系統(tǒng)的特征方程為：1+G(s)H(s)=O S3500系統(tǒng)的開環(huán)傳函為:G(s)H(s)= —S(O.1S1)(O.5S1)系統(tǒng)的特征方程為：1+G(s)H(s)=O S3 12S2(其中K=誣)R2OK=0。20S(4)實驗內(nèi)容實驗前由Routh判斷得Routh行列式為：SJS21122020KSls°(-5K/3H2020K為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有+20>020K>0四、實驗步驟1.將信號源單元的“ST1.將信號源單元的“ST”端插針與S”端插針用“短路塊”短接。由于每個運放單元均設(shè)臵了鎖零場效應(yīng)管，所以運放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為1V,周期為10s左右。典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標的測試按模擬電路圖1.2-2接線，將1中的方波信號接至輸入端，取R=10K。用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線C(t),測量并記錄超調(diào)MP、峰值時間tp和調(diào)節(jié)時tSo分別按R=50K；160K；200K；改變系統(tǒng)開環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線C(t),測量并記錄性能指標MP、tp和tS,及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測量值和計算值進行比較(實驗前必須按公式計算出)。將實驗結(jié)果填入表1.2-1中表1.2-2中已填入了一組參考測量值，供參照。3．典型三階系統(tǒng)的性能按圖1.2-4接線，將1中的方波信號接至輸入端，取R=30K。觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄波形。減小開環(huán)增益(R=41.7K；100K)，觀察響應(yīng)曲線，并將實驗結(jié)果填入表1.2-3中。表1.2-4中已填入了一組參考測量值，供參照。五、實驗結(jié)果1、實驗截圖①R=10|T1-T2|=117.2ms |V1-V2|=5"7.6mv②R=50|T1-T2|=117.2ms |V1-V2|=5-7.6mv③R=160T:500ms/t§ CH1:1v/^ CH2:1v^④R=200|T1-T2|=117.2ms |V1-V2|=517