1、裝 訂 線信息科學與工程學院本科生實驗報告實驗名稱典型系統的時域響應和穩定性分析預定時間實驗時間姓名學號授課教師實驗臺號專業班級一、目的要求1 研究二階系統的特征參量 (、 n) 對過渡過程的影響。2 研究二階對象的三種阻尼比下的響應曲線及系統的穩定性。3 熟悉 Routh 判據，用 Routh 判據對三階系統進行穩定性分析。二、原理簡述 值應用于模擬電路中，觀察二階系統的動態性能及穩定性，應與理論分析基本吻合。三、儀器設備 PC 機一臺， TD-ACC+(或 TD-ACS)實驗系統一套。四、線路示圖五、內容步驟1 將信號源單元的“ST” 端插針與“S” 端插針用“短路塊” 短接。由于每個運放

2、單元均設臵了鎖零場效應管， 所以運放具有鎖零功能。 將開關設在“方波”檔，分別調節調幅和調頻電位器，使得“OUT”端輸出的方波幅值為 1V，周期為 10s 左右。2 典型二階系統瞬態性能指標的測試。(1) 按模擬電路圖接線，將 1 中的方波信號接至輸入端，取 R = 10K。(2) 用示波器觀察系統響應曲線 C(t)，測量并記錄超調 MP、峰值時間 tp 和調節時間 tS。(3) 分別按 R = 50K； 160K； 200K；改變系統開環增益，觀察響應曲線 C(t)，測量并記錄性能指標 MP、 tp 和 tS，及系統的穩定性。并將測量值和計算值進行比較 (實驗前必須按公式計算出 )。將實驗結

3、果填入表 1.2-1 中。表 1.2-2 中已填入了一組參考測量值，供參照。3. 典型三階系統的性能(1) 按圖 1.2-4 接線，將 1 中的方波信號接至輸入端，取 R = 30K。(2) 觀察系統的響應曲線，并記錄波形。減小開環增益 (R = 41.7K； 100K)，觀察響應曲線，并將實驗結果填入表 1.2-3 中。表1.2-4 中已填入了一組參考測量值，供參照。六、數據處理1、首先調節電阻使系統處于臨界穩定的狀態2、當R>160時系統處于過阻尼狀態當R>160時，由可知道該系統的自然頻率和阻尼比均與R值大小有關，當R處于160左右處于臨界阻尼狀態，則R>160時阻尼比

4、增大，系統則應處于過阻尼狀態，輸出波形如上圖所示。同理當R的阻值減小時，系統應該趨于欠阻尼狀態；如R=50時，系統處于欠阻尼狀態，其輸出波形如下圖所示：3、欠阻尼4、三階系統三階系統處于臨界穩定時4.1三階R>30K4.2R<30K表1參考項目R(K)KnC(tp)C()Mp (%)tp (s)ts (s)響應情況理論值測量值理論值測量值理論值測量值0<<1欠阻尼1020101/41.45144450.320.331.61.585衰減震蕩5041.12111120.850.861.61.5861臨界阻尼1605/42.51無1無無1.92.04單調指數> 1過阻尼2001無1無無2.93.15單調指數表2R(K)開環增益 K穩定性3016.7不穩定發散41.712臨界穩定等幅振蕩1005穩定衰減收斂七、分析討論1、在做實驗前一定要進行對象整定 ，否則將會導致理論值和實際測量值。 2、可知