(完成)二阶电路响应的三种(欠阻尼、过阻尼及临界阻尼)状态轨迹及其特点.pdf

实验二实验二二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点一、实验目的1、熟练掌握二阶电路微分方程的列写及求解过程；2、掌握 RLC 二阶电路零输入响应及电路的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼状态；3、 学会利用 MULTISIM 仿真软件熟练分析电路， 尤其是电路中各电压电流的变化波形。二、实验原理用二阶线性常微分方程描述的电路称为二阶电路， 二阶电路中至少含有两个储能元件。 二阶电路微分方程式一个含有二次微分的方程，由二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。分析二阶电路的方法仍然是建立二阶微分方程，并利用初始条件求解得到电路的响应。二阶方程一般都为齐次方程。齐次方程的通解一般分为三种情况： （RLC 串联时）1、S1 S2为两个不等的实根（称过阻尼状态）fh A1eS11t A2eS12t此时，R 2L，二阶电路为过阻尼状态。C2、S1 S2为相等实根（称临界状态）（A1 A2)etfh此时，R 2L，二阶电路为临界状态。C3、S1、 2 j为共轭复根（称欠阻尼状态）fh sin(t )et此时R 2L，二阶电路为欠阻尼状态。C这三个状态在二阶电路中式一个重要的数据， 它决定了电路中电流电压关系以及电流电压波形。三、实验内容电路中开关 S 闭合已久。t=0 时将 S 打开，并测量。1、欠阻尼状态（R=10,C=10mF,L=50mH）如图所示，为欠阻尼状态时的二阶电路图。波形图展示了欠阻尼状态下的UC和UL波形(橙色线条为电容电压衰减波形，红色线条为电感电压衰减波形)。2、临界阻尼（R=10,C=10mF,L=0.25mH）如图所示，为临界状态的二阶电路图。图展示了临界状态下的UC的波形。波形图展示了临界状态下的UC和UL波形。3、过阻尼状态（R=10,C=1mF,L=1mH）如图所示，为过阻尼状态下的二阶电路图。波形图展示了临界状态下的UC和UL波形图。四、实验分析由原理公式以及仿真结果，我们可以验证得出1）当二阶电路为欠阻尼状态时，其特征方程特征根为一对复根，且为共轭复根。2）当二阶电路为过阻尼状态时，其特征方程特征根为两个不等的实根。3）当二阶电路为临界阻尼状态时，其特征方程特征根为相等实根五、实验报告1、总结、分析实验方法与结果在实验过程中，实验需要进行多次电路的转换。实验时需要小心谨慎，以防止出错。在实验结果中，大部分与理论相符合，但仍存在些微误差（省略定量分析） 。 2、心得体会及其他通过本次实验的学习， 我熟悉了二阶电路微分方程的列写及求解过程，熟悉了 RLC 二阶电路零输入响应及电路的过阻尼、 临界阻尼和欠阻尼状态，更熟练地利用仿真仪器分析电路，这将对以后的仿真实验有重要的基础作用。