自动控制原理 典型系统瞬态响应和稳定性实验报告

肇 庆 学 院

电子信息与机电工程 学院 模拟电路 课 实验报告

12电气(1) 班 姓名 李俊杰 学号 201224122119 实验日期2014年5月19 日 实验合作者：李奕顺 王圆圆 老师评定

实验题目：典型系统瞬态响应和稳定性

一、 实验目的

研究典型二阶三阶系统的瞬间响应和稳定性

二、 实验仪器

实验箱

三、 实验原理

⒈

典型二阶系统

①典型二阶系统的方块图及传函

图2-1图是典型二阶系统原理方块图，其中T0=1S ，T1=0.1S ，K1分别为10、5、2.5、1。

图2-1

开环传函：1)

S(0.1S K ) 1 S S(T K

G(S)1

11+=+= ， 其中K ＝K1/T0＝K1＝开环增益

闭环传函： 2

n

n 22n

ω S ω ζ 2S ωW(S)++= ， 其中 0 11n T T / K ω= 110T /K T 2

1

ζ=

表2-1列出有关二阶系统在三种情况（欠阻尼，过阻尼）下具体参数的表达式，以便计算理论值。

表2-1

②模拟电路图，见图2-2

图2-2

⒉典型三阶系统

①典型三阶系统的方块图：见图2-3

开环传递函数为：

②模拟电路图：见图2-4

图2-4

开环传函为G(S)H(S)＝（其中K＝510/R）

系统的特征方程为

由Routh判据，得

四、实验内容及步骤

准备：“信号源单元”（U1 SG）的ST插针和＋5V插针用“短路块”短接，使运算放大器反馈网络上的场效应管3DJ6夹断。

⑴典型二阶系统瞬态性能指标的测试

①按图2-2接线，R＝10K。

②用示波器观察系统阶跃响应C(t)，测量并记录超调量Mp，峰值时间tp和调节时间ts。记录表2中。

③分别按R＝20K；40K；100K改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应C(t)，测量并

记录性能指标Mp、tp和ts，及系统的稳定性，并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。参数取值及响应曲线，详见表2。

表2

⑵典型三阶系统的性能

①按图2-4接线，R＝30K。

②观察系统的阶跃响应，并记录波形。

③减小开环增益（R＝42.6；100K），观察系统的阶跃响应，参数取值及响应曲线详见表3。

表3

五、实验结论