三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性

1、 學(xué)生姓名：王實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證號(hào)：計(jì)口創(chuàng)新6100308038實(shí)驗(yàn)日期:專業(yè)班級(jí)：電力系統(tǒng)0812010.11.30實(shí)驗(yàn)成績(jī)：南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn) # #R4C12uC2A2A3A5A6P.-71200K10K1-1=110KR1500KR2100KCH1O20OKIOf+v階廣R3100KMl可變電阻BOOKZZHII、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：三階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性二、實(shí)驗(yàn)要求了解和掌握典型三階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及I型三階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式。熟悉勞斯（ROUTH）判據(jù)使用方法。應(yīng)用勞斯（ROUTH）判據(jù)，觀察和分析I型三階系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定及不穩(wěn)定三種瞬態(tài)響應(yīng)。三、主要儀器設(shè)備

2、及耗材計(jì)算機(jī)一臺(tái)（WindowsXP操作系統(tǒng)）AEDKlabAC自動(dòng)控制理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套LabACT6_08軟件一套四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟本實(shí)驗(yàn)用于觀察和分析三階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。I型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路如圖3-1-8所示。它由積分環(huán)節(jié)（A2）、慣性環(huán)節(jié)（A3和A5）構(gòu)成。 由ROUTH判據(jù)，得圖3-1-11I型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖圖3-1-11的I型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路的各環(huán)節(jié)參數(shù)及系統(tǒng)的傳遞函數(shù):積分環(huán)節(jié)（A2單兀）的積分時(shí)間常數(shù)Ti=R1*C1=1S,慣性環(huán)節(jié)（A3單元）的慣性時(shí)間常數(shù)T1=R3*C2=0.1S,K1=R3/R2=1慣性環(huán)節(jié)（A5單元）的慣性時(shí)間常數(shù)T2=R4*C3

3、=0.5S,K2=R4/R=500k/R該系統(tǒng)在A5單元中改變輸入電阻R來(lái)調(diào)整增益K,R分別為30K、41.7K、100K。閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為：1+G（S）=0,nS3+12S220S20K=0（3-1-6）特征方程標(biāo)準(zhǔn)式：錯(cuò)誤！未找到引用源。（3-1-7）二Q系統(tǒng)穩(wěn)定nQ系統(tǒng)臨界穩(wěn)定nQ系統(tǒng)不穩(wěn)定I型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖見(jiàn)圖3-1-11,分別將（A11）中的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K,跨接到A5單元（H1）和（IN）之間，改變系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟：注：不能用“短路套”短接！（1）用信號(hào)發(fā)生器（B1）的階躍信號(hào)輸出和幅度控制電位器構(gòu)造輸入信號(hào)（Ui）：Bl單

4、元中電位器的左邊K3開(kāi)關(guān)撥下（GND），右邊K4開(kāi)關(guān)撥下（0/+5V階躍）。階躍信號(hào)輸出（B1-2的Y測(cè)孔）調(diào)整為2V（調(diào)節(jié)方法：按下信號(hào)發(fā)生器（B1）階躍信號(hào)按鈕，L9燈亮，調(diào)節(jié)電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量Y測(cè)孔）。（2）構(gòu)造模擬電路：按圖3-1-11安置短路套及測(cè)孔聯(lián)線，表如下。（a）安置短路套（b）測(cè)孔聯(lián)線模塊號(hào)跨接座號(hào)1A1S4，S82A2S2，S10，S113A3S4，S8，S104A4S7，S105A5S2，S61信號(hào)輸入r（t）B1（Y）-A1（H1）2運(yùn)放級(jí)聯(lián)A1（OUT）A2（H1）3運(yùn)放級(jí)聯(lián)A2（OUT）A3（H1）4運(yùn)放級(jí)聯(lián)A3（OUT）A5（H1）5運(yùn)放級(jí)聯(lián)A5（OUT）A6（

5、H1）6負(fù)反饋A6（OUT）A1（H2）7跨接元件30K、41.7K、100K元件庫(kù)A11中直讀式可變電阻跨接到A5（H1）和（IN）之間（3）虛擬示波器（B3）的聯(lián)接：示波器輸入端CH1接到A5單元信號(hào)輸出端OUT（C（t）。注：CH1選X1檔。（4）運(yùn)行、觀察、記錄：運(yùn)行LABACT程序，選擇自動(dòng)控制菜單下的線性系統(tǒng)的時(shí)域分析下的三階典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，就會(huì)彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)始即可使用本實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的虛擬示波器（B3）單元的CH1測(cè)孔測(cè)量波形。也可選用普通示波器觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分別將（A11）中的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K，按下B1按鈕，用示波器觀

6、察A5單元信號(hào)輸出端C（t）的系統(tǒng)階躍響應(yīng)。改變時(shí)間常數(shù)（分別改變運(yùn)算模擬單元A3和A5的反饋電容C2、C3），重新觀測(cè)結(jié)果，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果A11=30K電壓CH1/4/2/丄廠時(shí)間量程CH2廠零點(diǎn)控制廠顯示方式C幅頻特性r相頻特性r幅相特性A11=41.7K觀察A3A11=100K4朋訂康砌囪舟址冊(cè)上血罰i鑰mm川典文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（160ms/格-刻度5V采樣周期T=*5mS=10mSCH1零點(diǎn)已產(chǎn)變jJ3,LIVAv=5.00v2.500K觀察A3-5Vl=30K觀察A3A11=41.7K觀察A3A11=

7、100K訕馬砌應(yīng)舟址冊(cè)上氐塔亦鑰的和他皿如典文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（晞日耳I為噩念孵麻1a輸I虜園皤轡|創(chuàng)圍咂|角幣卜|!帛*160ms/格采樣周期T=*5mS=10mS開(kāi)始文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（160m呂/格-刻度5V采樣周期T=*5mi=10mSCH1零點(diǎn)已改變LIVAv=5.00VA11=41.7K觀察A3A11=100KA11=41.7K觀察A3A11=100K2.50VnIBA卒曲1訂康砌蒐鑒舟址冊(cè)（Efe首會(huì)首湘和A11=41.7K觀察A3A11=100K文件（巳查看（

8、町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（160ms/格采樣周期T=*5mS=10mSJ刷新”開(kāi)始一|A11=30K觀察A5A11=100K文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（A11=30K觀察A5A11=100K文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（晞日釦為噩創(chuàng)a|z4%|#4麻當(dāng)輸|虜易牌轡|慟圍嚨|角幣卜|!帛*A11=30K觀察A5A11=100K160ms/格采樣周期T=*5mS=10mS刷新”開(kāi)始一|A11=100K觀察A5 A11=100KA11=100K觀察A5 A11=100K文件（巳查看（町設(shè)置（3工具（D自動(dòng)控制徴機(jī)控制控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)窗口（鏗）幫助（Q9舍Ain碗懣鮫曲出麻1a輸I屬國(guó)皤轡|慟圍咂|角幣廠160ms/格-刻度5VUV廠頻率特性廠顯示方式-5V、采樣周期T=*5mS=10mS零點(diǎn)控制電壓1廠時(shí)間量程式驗(yàn)，掌握了典型三階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及蘇苧斯（routH）判據(jù)使用方法。將課本的知識(shí)實(shí)r: