内容发布更新时间 : 2024/5/1 8:46:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验二 典型系统的时域响应和稳定性分析

一、 实验目的

1．研究二阶系统的特征参量 (ξ、ωn) 对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉 Routh 判据，用 Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。

二、实验设备

PC 机一台，TD-ACC+(或 TD-ACS)教学实验系统一套。

三、实验原理及内容

1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如图 1.2-1 所示。

(2) 对应的模拟电路图：如图 1.2-2 所示。

(3) 理论分析

系统开环传递函数为：G s =????(????+1)=

0

1

??1

1

; 开环增益K=

??(????+1)??1

0

??1??0??

(4) 实验内容

先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻 R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中， 观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图 1.2-2)

2．典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如图 1.2-3 所示。

(2) 模拟电路图：如图 1.2-4 所示。

(3) 理论分析

系统的开环传函为:G s H s =

（其中??=

?? 0.1??+1 0.5??+1

500??500??

）

系统的特征方程为: 1 +G(s)H(s)=0???3+12??2+20??+20??=0。 (4) 实验内容

实验前由 Routh 判断得 Routh 行列式为：

四、实验步骤

1．将信号源单元的“ST”端插针与“S”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均 设臵了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频 电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为 1V，周期为 10s 左右。

2. 典型二阶系统瞬态性能指标的测试

(1) 按模拟电路图 1.2-2 接线，将 1 中的方波信号接至输入端，取 R = 10K。 (2) 用示波器观察系统响应曲线 C(t)，测量并记录超调 MP、峰值时间 tp 和调节时tS。

(3) 分别按 R = 50K；160K；200K；改变系统开环增益，观察响应曲线 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进行比较 (实验前必须按公式计 算出)。将实验结果填入表 1.2-1 中。表 1.2-2 中已填入了一组参考测量值，供参照。 3．典型三阶系统的性能