1、暨南大學本科實驗報告專用紙課程名稱 自動控制原理 成績評定 實驗項目名稱高階系統的瞬態響應和穩定性分析 指導教師 實驗項目編號 0806105702 實驗項目類型 驗證 實驗地點 學生姓名 學號 學院 系 專業 實驗時間 2012年 5 月 15 日 下午 溫度 濕度 一、實驗目的1通過實驗，進一步理解線性系統的穩定性僅取決于系統本身的結構和參數，它與外作用及初始條件均無關的特性；2研究系統的開環增益K或其它參數的變化對閉環系統穩定性的影響。3通過本實驗，理解系統的跟蹤誤差與其結構、參數與輸入信號的形式、幅值大小之間的關系；4研究系統的開環增益K對穩態誤差的影響。 二、實驗環境1THBDC-1

2、型 控制理論·計算機控制技術實驗平臺；2PC機一臺(含“THBDC-1”軟件)、USB數據采集卡、37針通信線1根、16芯數據排線、USB接口線。三、實驗報告要求1畫出三階系統線性定常系統的實驗電路，并寫出其閉環傳遞函數，表明電路中的各參數。2根據測得的系統單位階躍響應曲線，分析開環增益對系統動態特性及穩定性的影響。3. 畫出型二階系統的方框圖和模擬電路圖，并由實驗測得系統在單位階躍和單位斜坡信號輸入時的穩態誤差。 四、實驗內容及分析1觀測三階系統的開環增益K為不同數值時的階躍響應曲線第一步: 畫出三階系統線性定常系統的實驗電路，并寫出其閉環傳遞函數，表明電路中的各參數。三階系統線性

3、定常系統的實驗電路如圖1所示：圖1 三階系統線性定常系統的實驗電路其閉環傳遞函數為：其中，（其中待定電阻的單位為），改變的阻值，可改變系統的放大系數。第二步: 根據測得的系統單位階躍響應曲線，分析開環增益對系統動態特性及穩定性的影響。（1）、當電路中的取時，三階系統的單位階躍響應曲線如圖2所示：圖2 時三階系統的單位階躍響應由圖2可知，此時三階系統不穩定（2）、當電路中的取時，三階系統的單位階躍響應曲線如圖3所示：圖3 時三階系統的單位階躍響應由圖3可知，此時三階系統處于臨界穩定狀態。（3）、當電路中的取時，三階系統的單位階躍響應曲線如圖4所示：圖4 時三階系統的單位階躍響應由圖4可知，此時三

4、階系統穩定。綜合圖2、圖3和圖4可知，系統的開環增益會影響閉環系統的穩定性，越大，系統的穩定性越差；越小，系統的穩定性越好。2觀測I型二階系統的單位階躍響應和單位斜坡響應，并實測它們的穩態誤差； 第一步: 畫出型二階系統的方框圖和模擬電路圖I型二階系統的方框圖如圖5所示：圖5 I型二階系統的方框圖I型二階系統的模擬電路圖如圖6所示：圖6 I型二階系統的模擬電路圖第二步: 測量得系統在單位階躍和單位斜坡信號輸入時的穩態誤差。（1）、當輸入為單位階躍信號時，系統的單位階躍響應如圖7所示：圖7 系統的單位階躍響應（2）、當輸入為單位斜坡信號時，系統的響應如圖8所示：圖8 單位斜坡信號的響應四、實驗小結（1）、線性系統的穩定性與外界作用和初始條件都無關，僅取決于系統本身的結構和參數。（2）、系統的開環增益會影響閉環系統的穩定性，越大，系統的