控制系统的瞬态响应及其稳定性分析-002(5页).doc

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1、-实验二 控制系统的瞬态响应及其稳定性分析一实验目的1了解掌握典型二阶系统的过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态；2了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态；3研究系统参数变化对系统动态性能和稳定性的影响。二实验内容1搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响；2搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响。三实验步骤1 典型二阶系统的响应曲线图1-2-1是典

2、型二阶系统原理方块图，其中T0=1S，T1=0.2S。R(S)E(S)C(S)+-图1-2-1 典型二阶系统原理方块图开环传函：其中K=K1/T0=K1=开环增益闭环传函：其中 表1-2-1列出有关二阶系统在三种情况（欠阻尼，临界阻尼，过阻尼）下具体参数的表达上式，以便计算理论值。至于推导过程请参照有关原理书。表1-2-1一种情况 各参数KK=K1/T0=KC()C()1(%)(s)(s)典型二阶系统模拟电路如图1-2-2所示R2 100K100K100K图1-2-2典型二阶系统模拟电路图中：R1=100K、R2=100K、R3=100K、R4=500K、R6=200KR7=10K、R8=10

3、K、C1=2.0uF、C2=1.0uFR5为可选电阻： R516K时，二阶系统为欠阻尼状态R5160K时，二阶系统为临界阻尼状态R5200K时，二阶系统为过阻尼状态输入阶跃信号，通过示波器观测不同参数下输出阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts。2典型三阶系统的响应曲线典型三阶系统的方块图：见图1-2-3R(S)C(S)+- 图1-2-3 典型三阶系统原理方块图开环传递函数为：， 其中（开环增益）典型三阶系统模拟电路如图1-2-4所示100KR2 100K100K图1-2-4典型三阶系统模拟电路图中：R1=100K、R2=100K、R3=100K、R4=500K、R

4、5=100K、R6=100K、R7为可调电阻、R8=500K、R9=10K、R10=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF开环传函为 （其中K=500/R）系统的特征方程为 系统稳定由Routh判据，得 系统临界稳定 系统不稳定输入阶跃信号，仔细调节电位器，可以得到三阶系统处于不稳定、临界稳定和稳定的三种状态时的波形，通过示波器观测不同参数下阶跃响应曲线,并记录曲线的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts。四实验结果绘出二阶系统和三阶系统不同参数下的阶跃响应曲线，并填写相应的超调量% 、峰值时间tp以及调节时间ts二阶系统状态参数值实测阶跃响应曲线超调量%峰值时间tp调节时间ts欠阻尼临界阻尼过阻尼三阶系统状态参数值实测阶跃响应曲线超调量%峰值时间tp调节时间ts不稳定状态临界稳定状态稳定状态-第 5 页-