二阶系统的过渡过程

1、二阶系统的过渡过程第1页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程 1 实验目的 1）学习自动控制系统动态性能指标的测试技术及系统阶跃响应曲线的测试方法。 2）研究二阶系统的两个重要参数， 和 对系统动态品质的影响。 3）观察在不同参数下，二阶系统的阶跃响应曲线，并测出超调量 和调节时间 。 4）定量分析 和 与超调量 ，调节时间 的关系。第2页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日2 实验仪器设备 1）TDN-AC/ACS自动控制原理模拟实验机 一台 2）计算机（配虚拟示波器及Matlab软件） 一台 3）PCI1710数据采集卡 一块

2、4）万用表 一块 5）电阻、电容及联线导线 若干 第3页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日3 实验内容 1)根据电路图搭建实验电路。 2)保持 不变，改变阻尼比 ，观察过渡过程曲线的变化情况。 3)保持 不变，改变系统的时间常数 ，观察过渡过程曲线的变化情况。 实验二 二阶系统的过渡过程 第4页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日 根据 的不同取值，二阶系统有以下几种工作状态： （1）当 ，此时二阶系统称为欠阻尼状态。 （2）当 ，此时二阶系统称为临界阻尼状态。 （3）当 ，此时二阶系统称为过阻尼状态。 （4）当 ，此时二阶系统称为无阻尼状态，系统单位阶跃

3、响应为等幅振荡。 那种状态最好？实验二 二阶系统的过渡过程 第5页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日4 实验原理 实验二 二阶系统的过渡过程 图2.1.典型二阶系统方框图闭环传递函数: 第6页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日系统的动态性能指标主要有：第7页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日方案1 实验二 二阶系统的过渡过程 图2.2.一种便于在模拟机上实现的二阶系统的方框图 第8页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程 第9页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶

4、系统的过渡过程 图2.3. 二阶系统的模拟电路图第10页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程 参数选择方案1(1)时间常数 不变，改变系统的阻尼比 (2)阻尼比不变，改变时间数 第11页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程 参数选择方案2(1)时间常数 不变，改变系统的阻尼比 (2)阻尼比不变，改变时间数 第12页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日方案2 实验二 二阶系统的过渡过程 图2.4. 另一种在模拟机上实现的二阶系统的方框图 第13页，共19页，2022年，5月20日，8点30分

5、，星期日方案2 实验二 二阶系统的过渡过程 图2.5. 另一种在模拟机上实现的二阶系统的方框图 第14页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验中选择如下的参数 实验二 二阶系统的过渡过程 闭环传递函数其中阻尼比和自然振荡角频率分别为令R=10K, 40K, 160K, 200K 观察阶跃响应？第15页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程5 实验步骤及实验记录与分析 通过搭建实验电路，观测在不同参数作用下，记录系统在不 同阻尼下过渡过程的阶跃相应曲线，并记录性能指标。 第16页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实

6、验二 二阶系统的过渡过程 6 思考题 1）在模拟系统中若阶跃输入幅值过大，会产生什么结果？ 2）在模拟仿真中为什么要多增一个1：1的比例环节？ 3）在模拟系统中如何实现负反馈，如何实现单位负反馈？ 第17页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验二 二阶系统的过渡过程7 实验报告要求 1）写明实验线路及原始数据。要有准确的实验记录（包括测量参数）与理论值作以比较。 2）对实验中出现的问题及现象要有准确的描述和分析。 3）推导模拟电路的闭环传递函数，并确定n、和R、C的关系。 4）回答实验思考题，写出本实验的体会及建议。 第18页，共19页，2022年，5月20日，8点30分，星期日实验注意事项实验时，经检查线路已经正确搭接后再上电开始实验，布线时严禁带电进行操作。不要过于频繁得开启电源，重新开启和上一次断开之间得时间应大于30 秒。切勿把电阻、电容等掉进箱子左侧，以免烧坏箱子。 对于搭线被控对象时，输入和反馈回路