中南大學(xué)典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)名稱系典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析信息院專業(yè)班姓名學(xué)號(hào)按課老師預(yù)定時(shí)間實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)一、目的要求1. 研究二階系統(tǒng)的特征參量(壬、如 對(duì)過(guò)波過(guò)程的影響。2. 研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線氏系統(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、原理簡(jiǎn)述1.典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析結(jié)構(gòu)框圖：如圖所示。(2)理論分析磚(硝“)S(g41)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(S) 開環(huán)增益« = %2. 典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析R(S)結(jié)構(gòu)框圖：如圖所示。012-3理論分析系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:（其中 3 50%）：系統(tǒng)的特征方程為：l-GCS）E（S） =

2、 OnS'12廠+203亠20尺=0三、儀器設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TP-ACC+（或T6ACS）教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。四、線路示圖1.典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析2.典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析五、內(nèi)容步驟1. 典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：先算出臨界阻尼、欠阻尼、過(guò)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)走性，應(yīng)與理論分析基本物合。幾=15, Ty = 0.2S ,心=?% =尤"%限尼比:系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為: 其中自然振蕩角頻率:2典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定柱分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前由Routh判斷得Routh行列式為:S3120s-1220KS1(-5K/3

3、片 200S020K0為了保證系統(tǒng)穩(wěn)龍，笫一列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有|-汝斗20>020K > 0系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)臨界穩(wěn)宦 系統(tǒng)不穩(wěn)定得： 0<K<12 => R>41.7KnK=12=> R = 41.7KQKa12=> R<41.7Kn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)置 了鎖專場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方液”檔，分別調(diào)節(jié)調(diào)帽和調(diào)頻電 位耦，便得"OUT”端輸出的方波幅值為IV,周期為10s左右。2. 典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指

4、標(biāo)的測(cè)試按模擬電路圖1.2-2接線，將1中的方波信號(hào)接至輸入端，取R = 10Ko(2)用示波耦觀察系統(tǒng)吶應(yīng)曲線C(t),測(cè)量并記錄超調(diào)MP、峰值時(shí)間中和調(diào)節(jié)時(shí)間於。分別按R = 50K; 160K; 200K;改更系統(tǒng)開環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線C(t),測(cè)量并記錄性能指 標(biāo)MP、中和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中巳填入了一組參考測(cè)量值，供參照。3. 典型三階系統(tǒng)的性能按圖124接線，將1中的方波信號(hào)接至輸入端，取R=30K。 觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄放形。 減小開環(huán)增益(R=41.7K； 100K),觀

5、察響應(yīng)曲線，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表1.2-3中。*1.2-4中巳填入了一組參考測(cè)量值，供參照。六、數(shù)據(jù)處理典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析波形(1) R=10k時(shí)波形圖卩住口| 323 (代|也V2| - 440 0ire/(2) R=50k時(shí)波形圖5C0rriG&CH1:CH2: 1v4&(3) R=160k時(shí)波形圖|MT2 - 2.272 2|V1 -V2|-S1?GvR=200k時(shí)波形圖T: 5CDrm胎CH仁 M格CH2:七. 分析討論1、典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)測(cè)試值參數(shù)頂目R(KQ)Kon5C(tp)C（8）Mp (%)tpG)怯(s)應(yīng)惜況理論值測(cè) 值理論值測(cè) a 值理論

6、值測(cè)fit值0<<1r欠阻尼102010141.4144440.320. 3281.61.672衰 減蕩5042苗至11|111150.850.8121.61. 375Ai臨界 阻尼160V72.51無(wú)1無(wú)1.92. 273單 調(diào) 指 數(shù)01過(guò)限尼2001無(wú)1無(wú)2.93. 13單 調(diào) 指 數(shù)2、典型三階系統(tǒng)在不同開環(huán)壇益下的響應(yīng)情況實(shí)驗(yàn)測(cè)試值R(K£2)開環(huán)増益K穩(wěn)定性3016. 7不穩(wěn)定發(fā)散41.712臨界穩(wěn)定等幅振蕩1005穩(wěn)定衰減收斂經(jīng)過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我覺得我不僅更加深刻了解了 TCACC+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。的 確，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)苁剐ぜ菏芤娣藴\。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(guò)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(guò)調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)可改變系統(tǒng)阻尼系數(shù)，從而改更系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。（2）當(dāng)阻尼系數(shù)小于1為欠阻尼，阻尼系敎越小，系統(tǒng)超調(diào)越大，峰值時(shí)間 越小，調(diào)整時(shí)間越大。（3）當(dāng)阻尼系數(shù)等于1為臨界阻尼，無(wú)超調(diào)，調(diào)整時(shí)間晟小。（4）當(dāng)阻尼系數(shù)大于1為過(guò)阻尼，阻尼越大，響應(yīng)越慢，調(diào)整時(shí)間越大?？偠灾?，通過(guò)這次肖動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)，加深了我對(duì)典