稳态性能分析

实验步骤
LNPU
2. 值一定时，图2-4中取R=100K，RX=200K(此时 =0.25)。系统输入一
单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同
值时的实验曲线。
n
2.1若取C=10uF时，
2.2若取C=0.1uF（将U7、U9电路单元改为U10、U13）时，n 100
(2) G(s) 1 (0.67 s 1)
(3) G(s)
0.59s 1
(0.67 s 1)(0.01s2 0.08s 1)
(4)
GLeabharlann Baidus)

(0.01s 2
1 0.08s 1)
(5)
G(s)

1 (0.01s 1)(0.01s2
0.08s 1)
1 (6) G(s) (0.001s 1)(0.01s2 0.08s 1)
二阶系统的方框图
二阶系统的模拟电路图（电路参考单元为：U7、U9、U11、U6）
实验步骤
LNPU
（1）模拟仿真
选择实验台上的通用电路单元设计并组建模拟电路
1. 值n 一定时，图2-3中取C=1uF，R=100K(此时 n 10 )，
Rx阻值可调范围为0～470K。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况 下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同 值时的实验曲线。
2
实验原理
LNPU
1. 二阶系统的瞬态响应
用二阶常微分方程描述的系统，称为二阶系统，其标准形
式的闭环传递函数为
C(S) R(S)

S2

n2 2 nS
n2
闭环特征方程：
S 2 2 n n2 0
其解
S1,2 n n 2 1
针对不同的 值，特征根会出现下列三种情况：
实验目的
LNPU
1. 通过实验了解参数(阻尼比)、(阻尼自 然频率)的变化对二阶系统动态性能的影 响；
2. 掌握二阶系统动态性能的测试方法。
3．了解主导极点的概念
1
实验设备
LNPU
THBDC-1型 控制理论·计算机控制技术实验 平台
PC机一台(含“THBDC-1”软件)、USB数据 采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、 USB接口线
（2）数字仿真
G(S)H(S)
K
S(0.1S 1)(0.5S 1)
1．已知单位反馈系统的开环传函为
系统稳定
0<K<12
系统临界稳定
K=12
系统不稳定
K>12
实验步骤
LNPU
2．系统的闭环传函如下所示，画出零极点在S平面的分布图，画响应 曲线，求动态性能指标。
1 (1) G(s) (0.67 s 1)(0.01s2 0.08s 1)
1） 0 1 （欠阻尼）， S1,2 n jn 1 2
此时，系统的单位阶跃响应呈振荡衰减形式，其曲线如图2-1的(a)所示
。它的数学表达式为：
C( t ) 1
1
1
2
e nt Sin( d t
)
d n 1 2
tg 1 1 2
3
实验原理
2） 1
S1,2 n
此时，系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线
3） 1 （过阻尼）
S1,2 n n 2 1
LNPU
0 1
1
1
二阶系统的动态响应曲线
实验原理
LNPU
2. 二阶系统的典型结构 典型的二阶系统结构方框图和模拟电路图如图所示
1.1当可调电位器RX=200K时， =0.25，系统处于欠阻尼状态，其超调量为53%左右；
1.2若可调电位器RX=100K时， =0.5，系统处于欠阻尼状态，其超调量为4.3%左右；
=11，.3系若统可处调于电临位界器阻RX尼=5状1K态时；，
1.4若可调电位器RX=10K时，
=5，系统处于过阻尼状态。
(7)
G(s)

0.009 s 1 (0.01s 1)(0.01s2 0.08s 1)
LNPU
六、实验报告要求 1. 画出二阶系统线性定常系统的实验电路，并写出闭环传
递函数，表明电路中的各参数； 2. 根据测得系统的单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和
时间常数T对系统的动态性能的影响。 七、实验思考题 1. 如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后
果？ 2. 在电路模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？ 3. 为什么本实验中二阶系统对阶跃输入信号的稳态误差为
零？ 4．闭环主导极点、偶极子定义？