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1、实 验 报 告实验名称典型系统的时域响应和稳定性分析系专业班姓名学号授课老师预定时间实验时间实验台号一、目的要求1 研究二阶系统的特征参量(?、3 n)对过渡过程的影响。2 研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。3 熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。二、原理简述系统在二阶三阶下的稳定性不同三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+ (或TD-ACS)教学实验系统一套。四、线路示图1 典型的二阶系统稳定性分析(1) 结构框图:艮+(2) 对应的模拟电路图:(3) 理论分析系统开环传递函数为：G=i开环增益：K=K1/KO-:(4) 实验内容：先算出临界阻尼、
2、欠阻尼、过阻尼时电阻R的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观 察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。血=Is ,7 = 0.2s , K = 2% n K = ?%系统闭环传递函数为：lT S = s- _ 2_!-. 5- r?.:=匚_汀_厂_5 _ J1QR其中自然振荡角频率：门: = O阻尼比：一4-2 典型的三阶系统稳定性分析(1)结构框图：(3)理论分析系统的开环传函为：G(S)H(S)=50O/R/(S(0.1S+1)(0.5S+1)(其中 K=50O/R) 系统的特征方程为：1+G(S)H(S)=0=S3+12S2+20S+20K=0.(4)实验内容实验前由Ro
3、uth判断得Routh行列式为:S为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有得：0 K 41.7血 系统稳定K = 12 = R = 41.7KQ系统临界稳定K 12 = R 0 320K0S20K0统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较(实验前必须按公式计算出)。将实验结果填入表12-1中。表 12-2中已填入了一组参考测量值，供参照。3.典型三阶系统的性能按图1.2-4接线，将1中的方波信号接至输入端，取R = 30K。观察系统 的响应曲线，并记录波形。 减小开环增益(R = 41.7K; 100K)，观察响应曲线，并将实验结果填入表1.2-3 中六、数据处理1.典型二阶系统R=10K时
4、|T1 -T2| = 5.000 s|V1 -V2 = 1.009 v1J1T1-T2| = O.2O Hz|V1 -V2| = 1 H09 vT 1 胡咨CH1:CH2 1 胡咨R=160K|T1 -T2f = 5.000 s|V1-V2| = 1.009 v1 /|T+ -T2| = 0.20 Hz|W N21 = 1 DD9 R=200KSrii m裕加二 曲|T1-T2| = 5.000 s|V1 -V2| = 1.009 v1 J|T1 -T0 = 0.20 Hz讨1知2| = 1.009 *T: 2s/格CH1:CH2: 1v/t1.典型二阶系统瞬态性能指标实验参考测试值见表1r
5、-_111-11 f11I 1-”111i卜I-,-_111-11 I 11111 1/L-* 1111卜I11卜1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 11 1i i ii i i i i i i1 卜I11 1-_11-_11-111卜1 1-_ 1i申111I-1i1-_1I1-1111111-1*1. -11111L-1_111-J , J- R. J l 1 -1-一1- L一1- L .l L-1- L /li-r J -1- L J -l 1- -I iL 1- I- k| L r|, L一1- L一1- J -1- L
6、-1- L J 1-=1111111-1_111-111111111-S111111111项目R(KQ)KoilgC(tp)Cis（5）应m況理论值测hl-值理測值理值测 tt 値O 5.000 s1/lT-t-T2|=0.20 Hz|V1-V2| = 1.009 V V1 -2| = 1.009 vR=41.7R=100K|T1-T2|= 5.000 s1/1T1-T2 =0.20Hz阿的=1.009 vW -細=1.009 v当R=45k时 齐细处临心;山，冬阳估:和加时.7k人门1址 围内 实际测量值与理论值相等 IS于电阻有误差 使得测量值比理论值小窮2典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况实验参考测试值见表R(KQ)开环增益K稳定性3016. 7不稳定发散41 .712临界稳定等幅振荡1005稳定衰减收敛七、分析讨论勺过 v出:川抑i加成打汀岂.心热址输出时域函数的表 达式熟悉了各种典型环节的阶跃响应曲线以及各项参数变化对典型环节的动态特性的影 响。也对二阶系统的不同阻尼比下的响应曲线有了深刻理解和认识。通过自己动手对电路 进行搭接、对输出波形进行调试、观察 加深了对书本上内容的理解 有利于我们更好地 掌握知识、消化知识。
