实验二%20%20典型系统瞬态响应和稳定性doc.doc

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1、实验二实验二 典型系统瞬态响应和稳定性典型系统瞬态响应和稳定性 一、一、 实验要求实验要求 了解和掌握典型二阶和三阶系统的传递函数和模拟电路图。观察和分析典 型二阶系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的响应曲线及典型三阶系统在发散， 等幅振荡，衰减振荡的响应曲线。 二、实验要求二、实验要求 a)a) 典型二阶系统典型二阶系统 (1)型二阶系统的方框图及传递函数 图 2-2-1 图是典型二阶系统原理方框图，其中 T0=1S,T1=0.1S,K1 分别为 10、5、2.5、1。01 T S111K TS ( )R S( )E S( )C S图 221开环传函：1112 1 22 1 0( )(1)(0.

2、11)( )2n n nnKKG sS TSSSKsSSTT其中闭环传函：11 01 2T TT表 2-2-1 列出有关二阶系统在三种情况（欠阻尼，临界阻尼，过阻尼）下 具体参数的表达式，以便计算理论值。0111一种情况各参数K1 1 0KKKTn1 1 1 010nKKTT10111101 22KT T KK()C tp21( )1pC te ( )C 1(%)pM21(%)pMe( )pts21pnt ( )st s4s nt表 221 (2)模拟电路图：见图 2-2-25V( )r t200K200K200K500K100KR2u1u( )C t图 22211111100( )(0.11

3、)(0.11) 10010 210nKRG sSSSSKR K KKb)b) 典型三阶系统典型三阶系统 (1)典型三阶系统的方框图：见图 2-2-301 T S111K TS 121K T S ( )R S ( )C S图 22312( )( )()(1)(1)KG S H SS TST S120KK开环传函：其中，K=开环增益T模拟电路图：见图 2-2-4图 22432510 510( )( )(0.11)(0.511)1( )( )0,11.9619.619.60011.9642.6RG S H SKSSSRG S H SSSSKKKROUTH开环传递函数其中系统的特征方程为：系统稳定由判

4、据，得：K=11.96R=42.9K系统临界稳定K11. 96R 42. 6K系统不稳定三、实验内容及步骤三、实验内容及步骤 准备：将“B7 信号发生器”的 G 和 G1 用“开关”连接，使运算放大器反 馈网络上的场效应管 3DJ6 夹断。 1 1、典型二阶系统瞬态性能指标的测试、典型二阶系统瞬态性能指标的测试(1)按图 2-2-2 接线，r(t)输入为阶跃信号，搭建方法图 2-2-1，R=10K， 按模拟电路图由左至右依次使用 A2、A4、A3 运放单元构建，第一级运放的反馈 电阻由 A2 中 IN 和 OUT 之间的第三个开关拨至 ON（由下至上） ，剩余的 200K 反 馈电阻由 A5

5、中的 W2 或 W4 来构建（注意在实验过程中不允许调节此电位器） 。 将 W2 的一端连至 A2 单元的 IN 端、另一端连至 A3 单元的 OUT 端。(2)用示波器观察系统阶跃响应 C(t)，测量并记录超调量 Mp，峰值时间 tp 和调节时间 ts。记录表 2 中。(3)分别按 R=10K、40K、100K（在 A3 运放单元中改变 R 的值）改变系统 开环增益，观察相应的阶跃响应 C(t)，测量并记录性能指标 Mp、ts 及系统的 稳定性。并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。参数曲 线及响应曲线，详见下表。2 2、典型三阶系统的性能、典型三阶系统的性能(1) 按图 2

6、-2-4 接线，R=30K，r(t)输入为阶跃信号。按模拟电路图中由 左至右顺序依次使用 A2、A4、A3、A1，构建第一级运放的反馈电阻由 A2 中 IN 和 OUT 之间的第三个开关拨至 ON（由下至上） ，而剩余的运放和 200K 电阻由 A6 或 A7 运放单元和 A5 电位器自行搭建。 (2)观察系统的阶跃响应，并记录波形。减小开环增益（R=42.6;100K）在 A1 运放单元中改变 R 的值，观察系统的阶跃响应（注意由于调节等幅振荡要求电阻准确性较高，R 最好用 A5 中的电位器调节。解法为将 A1 中 IN 和 H 之间的 开关不要打开，第三级运放的输出端与 A5 的电位器一端相连，电位器的另一端 与 A1 中的 IN 相连） 。参数取值及响应曲线详见表 3