自控第二次实验

1、实 验 报 告实验名称 典型系统的时域响应和稳定性分析 系信息科学与工程专业自动化班1203姓名何小宇学号0909121124授课老师吴敏、袁艳预定时间实验时间2014.4.15实验台号20一、目的要求1.熟悉二阶系统的特征参量（，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.研究Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、原理简述 1典型的二阶系统稳定性分析(1) 结构框图：如下图所示(2) 理论分析 系统开环传递函数为： 开环增益 ： 2. 典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如下图所示(2) 理论分析系统的开环传函为: 系统

2、的特征方程为:3、 仪器设备PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学试验系统一套。四、线路示图1典型的二阶系统稳定性分析图一：2典型的三阶系统稳定性分析图二：五、内容步骤1将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。2. 典型二阶系统瞬态性能指标的测试(1) 按模拟电路图一接线，将 1中的方波信号接至输入端，取 R = 10K 。(2) 用示波器观察系统响应曲线 C(t)，测量并记录超调 MP 、峰值时间 t

3、p 和调节时间 tS。(3) 分别按 R = 50K ；160K ；200K；改变系统开环增益，观察响应曲线 C(t)，测量并记录性能指标 MP 、tp 和 tS，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较 (实验前必须按公式计算出)。将实验结果填入表一中。表二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(1) 按图二接线，将 1 中的方波信号接至输入端，取 R = 30K 。(2) 观察系统的响应曲线，并记录波形。(3) 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三中。表四中已填入了一组参考测量值，供参照。六、 数据处理1. 典型二阶系统稳定

4、性分析（1）R=10K，得衰减振荡，示波器截图如下：读取tp读取ts（2）R=50K，得衰减振荡，示波器截图如下：读取tp读取ts（3）R=160K，得单调指数，示波器截图如下：读取ts（4）R=200K，得单调指数，示波器截图如下：读取ts将所得数据计算填入下表中：典型二阶系统瞬态性能指标实验测量值（表一）典型二阶系统瞬态性能指标参考测量值（表二）2 典型三阶系统稳定性分析（1）R=30K，得不稳定发散，示波器截图如下：（2）R=39.8K，得临界稳定等幅振荡，示波器截图如下:（3）R=100K,得稳定衰减收敛，示波器截图如下：将所得数据计算填入下表中：典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况

5、实验测量值（表三）典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况参考测量值（表四）七、 分析讨论（1）这次是我们第二次自动控制的实验，这次实验内容是典型系统的时域响应和稳定性分析。通过做实验，我掌握了二阶和三阶典型环节模拟电路的构成方法、传递函数及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。（2）实践能力方面，我通过自己动手对电路进行搭接、对输出波形进行调试、观察，提高了自己的动手能力和观察能力，加深了对课本知识的理解，做到了学以致用。（3）通过对实验示波器结果图片的截取和比较分析，我也对二阶系统的欠阻尼、临界阻尼、和过阻尼的响应曲线有了深刻理解和认识，对三阶系统不同开环增益下的响应曲线也有了更直观的认识。（4）这次实验也有许多不足之处，说起来也是细节问题，但却大大地影响了实验进度。在连接典型三阶系统模拟电路图（图二）时，将第三个运放中的连接电容的短路帽接错位了。自己查了查导线没有问题，当时也找实验老师弄了好久才排查电容短路帽出这个问题。（5