典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析

1、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 研究二階系統(tǒng)的特征參量 (、n) 對(duì)過渡過程的影響。 2. 研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3. 熟悉 routh 判據(jù)，用 routh 判據(jù)對(duì)三階系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備pc 機(jī)一臺(tái)，td-acc+(或 td-acs)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、 實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容1. 典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 (1) 結(jié)構(gòu)框圖：如圖 1.2-1 所示。(2) 對(duì)應(yīng)的模擬電路圖：如圖 1.2-2 所示。(3) 理論分析 (4) 先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時(shí)電阻 r 的理論值，再將理論值應(yīng)用于模擬電路中，觀察二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)定性，應(yīng)與理論分析基本吻合。在此實(shí)驗(yàn)中

2、(圖 1.2-2)， 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 將信號(hào)源單元的“st”端插針與“s”端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放單元均設(shè)臵了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“out”端輸出的方波幅值為 1v，周期為 10s 左右。 2. 典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試 (1) 按模擬電路圖 1.2-2 接線，將 1 中的方波信號(hào)接至輸入端，取 r = 10k。 (2) 用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線 c(t)，測(cè)量并記錄超調(diào) mp、峰值時(shí)間 tp 和調(diào)節(jié)時(shí)間 ts。 (3) 分別按 r = 50k；160k；200k；改變系統(tǒng)開環(huán)增益，觀

3、察響應(yīng)曲線 c(t)，測(cè)量并記錄性能指標(biāo) mp、tp 和 ts，及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測(cè)量值和計(jì)算值進(jìn)行比較 (實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 1.2-1 中。表 1.2-2 中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。3. 典型三階系統(tǒng)的性能 (1) 按圖 1.2-4 接線，將 1 中的方波信號(hào)接至輸入端，取 r = 30k。 (2) 觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄波形。 (3) 減小開環(huán)增益 (r = 41.7k；100k)，觀察響應(yīng)曲線，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表 1.2-3 中。表1.2-4 中已填入了一組參考測(cè)量值，供參照。 五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 當(dāng)r = 10k實(shí)驗(yàn)結(jié)果 2. 當(dāng)r = 50k實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果 3. 當(dāng)r = 160k實(shí)驗(yàn)結(jié)果 4. 當(dāng)r = 200k實(shí)驗(yàn)結(jié)果 六、 實(shí)驗(yàn)分析典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)測(cè)試值見下表表 1.2-2 參數(shù) 項(xiàng)目 r (k) k n c (tp) c () mp (%) tp (s) ts (s) 響應(yīng)情況 理論值 測(cè)量值 理論值 測(cè)量值 理論值 測(cè)量值 0<<1 欠阻尼 10 20 10 1.4 1 44 39.80.32 0.3125 1.6 1.56 衰減振蕩504 25541.11118.70.850.8751.61.761 臨界阻尼 160 2.5 1 無 1 無 無 1.9 2.56 單調(diào)指數(shù) > 1 過阻尼 200 1 552 無 1 無 無 2.9 3.56 單調(diào)指數(shù) 經(jīng)過這次實(shí)驗(yàn)，我們學(xué)習(xí)了典型的二階和三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，我們不僅更加深刻了解了td-acc+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用，也收獲了課堂上所得不到的知識(shí)，對(duì)系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性有了更進(jìn)一步的理解。首先，在試驗(yàn)系統(tǒng)的使用中，熟練利用虛擬儀器，調(diào)整輸出的方波是非常的方便的。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)所得波形與數(shù)據(jù)的分析，我總結(jié)了一下幾點(diǎn)： (1) 通過調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)可改變系統(tǒng)阻尼系數(shù)，從而改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 (2) 當(dāng)阻尼系數(shù)小于1為欠阻尼，阻尼系數(shù)越小，系統(tǒng)超調(diào)越大，峰值時(shí)間越小，調(diào)整時(shí)間越大。