典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析

自動(dòng)控制原理課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究二階系統(tǒng)的特征參量(&、3n)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響。研究二階對(duì)象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線(xiàn)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。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2實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。3基本原理、內(nèi)容、結(jié)果及分析：3.1基本原理典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1所示。(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1所示。圖1.2-1(2)理論分析系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：-■:二-二、=多.開(kāi)環(huán)增益典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3所示。(2)理論分析

(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3所示。(2)理論分析系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為:系統(tǒng)的特征方程為：=:二3.2內(nèi)容典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析2.典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析2.典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析3.3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(guān)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（圖1.2-2）,7＞。公，臨=孩nK=?晚2系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為:*-2皿5+祝一寧-5S+芷系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為:其中自然振蕩角頻率：*"阻尼比:2.典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前由Routh判斷得Routh行列式為:為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有實(shí)驗(yàn)步驟將信號(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)置了鎖零場(chǎng)效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開(kāi)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IV,周期為10s左右。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試按模擬電路圖1.2-2接線(xiàn)，將1中的方波信號(hào)接至輸入端，取R=10K。用示波器觀(guān)察系統(tǒng)響應(yīng)曲線(xiàn)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。分別按R=50K160K；200K；改變系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，觀(guān)察響應(yīng)曲線(xiàn)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。典型三階系統(tǒng)的性能(1)按圖1.2-4接線(xiàn)，將1中的方波信號(hào)接至輸入端，取R=30K。

(2)觀(guān)察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線(xiàn)，并記錄波形。⑶減小開(kāi)環(huán)增益(R=41.7K；100K)，觀(guān)察響應(yīng)曲線(xiàn)，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。3.4數(shù)據(jù)處理典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析R=10K|T1-T2|=|T1-T2|=375.0ms1/|T1-T2|=：2.而電|V1-V2|=397.4mv|WW2|=397.4mvT：化格2階過(guò)230k|T1-T2|=4.938s|V1-V2|=397.4mv1]T1-T2|=Ci.2CiHe|W2|=397.4riw111111|…l_J/I4..1_JJ_1_.J/1111I111111111111|111111T:卷潴CH1:即Drrw席CH2:OTlmv潴

2階臨界89.4k|T1-T2|=1.375s|V1-V2|=948.7mv-T2|=D.73Hz”1W2|=9牝.7mv111111]//11111]1111111T:1湘CH1:500mv/tSCH2:500mv/t§典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析R=30KR=47.1KR=100KT2s^f§CH，翎格CH2:1v4^3階等幅R=31k3階發(fā)散3階收斂3.5分析討論典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)卷數(shù)項(xiàng)目K(oaMp(%)甲（盼響應(yīng)悄配論值瀾量值理論值測(cè)量值S檢值利：fit欠但尼1020W11.4144430.320.3S1_61.5衰振蕩304姑1.11L110Q.&80.91.61.7占=1強(qiáng)尼2.5]無(wú)1第無(wú)1.92.5單調(diào)指數(shù)