文档介绍：课程名称: 控制理论乙指导老师: 成绩:
实验名称: 二阶系统的瞬态响应分析实验类型: 同组学生姓名:
一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)
三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)
七、讨论、心得
实验目的和要求
谁二阶模拟系统的组成
研究二阶系统分别工作在、、三种状态下的单位阶跃响应
分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量、峰值时间tp和调整时间ts
研究系统在不同K值对斜坡输入的稳态跟踪误差
实验内容和原理
实验原理
实验电路图如下图所示:
上图为二阶系统的模拟电路图,它是由三部分组成。其中,R1、R2和C1以及第一个运放共同组成一个惯性环节发生器,R3、C2与第二个运放共同组成了一个积分环节发生器,R0与第三个运放组合了一个反相发生器。所有的运放正输入端都接地,负输入端均与该部分电路的输入信号相连,并且输入和输出之间通过元件组成了各种负反馈调节机制。最后由最终端的输出与最初端的输入通过一个反相器相连,构成了整体电路上的负反馈调节。
惯性函数传递函数为:
比例函数的传递函数为
反相器的传递函数为
电路的开环传递函数为
电路总传递函数为
其中
、、、、
实验要求让T1=,T2=,则通过计算我们可以得出
、
调整开环增益K值,不急你能改变系统无阻尼自然振荡平率的值,还可以得到过阻尼、临界阻尼好欠阻尼三种情况下的阶跃响应曲线。
当K>,系统处于欠阻尼状态,此时应满足
单位阶跃响应表达式为:
其中,
图像为:
当K=,系统处于临界阻尼状态,此时应满足
单位阶跃响应表达式为:
图像为:
当K<,系统处于过阻尼状态,此时应满足
单位节约响应表达式为:
其中,、
图像为:
实验内容
根据电路图所示,调节相应参数,是系统的开环传递函数为
令输入等于1V的阶跃函数电压,在示波器上观察不同K(K=10、K=5、K=2、K=)时候的单位阶跃响应的波形,并由实验求得相应的超调量、峰值时间和调整时间
调节开环增益,使二阶系统的阻尼比为,观察并记录此时的单位阶跃响应波形和超调量、峰值时间和调整时间的值
主要仪器设备

四、操作方法和实验步骤
,在控制理论实验箱上连接好实物图
,算出我们的参数值
10
10

1M
100k
1M
5

1M
200k
1M
2

1M
500k
1M

1M
2M
1M

1M
,按下按钮,形成阶跃输入。
,测量并记录实验所得波形,测量波形图中的超调量、峰值时间和调整时间
五、实验数据记录和处理
1.
K=10

2.
K=5

3.
K=2

4.
K=

5.
K=