試驗(yàn)二典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性

1、實(shí)驗(yàn)二 典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性 一、 實(shí)驗(yàn)要求 了解和掌握典型二階和三階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和模擬電路圖。 觀察和分析典型 二階系統(tǒng)在欠阻尼，臨界阻尼，過(guò)阻尼的響應(yīng)曲線及典型三階系統(tǒng)在發(fā)散， 等幅 振蕩，衰減振蕩的響應(yīng)曲線。 二、 實(shí)驗(yàn)要求 a）典型二階系統(tǒng) （1）型二階系統(tǒng)的方框圖及傳遞函數(shù) 圖 2-2-1 5、2.5、1。 閉環(huán)傳函: 列出有關(guān)二階系統(tǒng)在三種情況（欠阻尼，臨界阻尼，圖是典型二階系統(tǒng)原理方框圖，其中 T0=1S,T1=0.1S,K1 分別為 10、 開(kāi)環(huán)傳函: Ki G (s)= - = - S(T1S +1) S(0.1S +1) 2 叫 *2s2+23nSPn2 _ _ K

2、K? ? VT1T0 表 2-2-1 體參數(shù)的表達(dá)式，以便計(jì)算理論值。 圖 2 2 1 R(S) +廠、 過(guò)阻尼）下具一種情況 各參數(shù) n it C(t p) C) M p(%) tp(s) ts(s) 模擬電路圖: 45V； 200K r(t) f 200K K1 To =K1 it = JlOKi 2K1 C(tp)十嚴(yán) -iji Mp( %) =e 匚 tp ts it =1 見(jiàn)圖 2-2-2 200K 500K 2u 100K 1u C(t) G (s)= - = - - - S(O.1S +1) S(O.1S + 1) K K 1OO 一巴一應(yīng) 2KI I 710K7 b）典型三階系

3、統(tǒng) （1） 典型三階系統(tǒng)的方框圖：見(jiàn)圖 R（S）S i 模擬電路圖：見(jiàn)圖 2-2-4 IXXiK 510510 d llullu - 5QD 丸 .I I H H 200K +/ / . /- - F / V C(0C(0 o + lojrlojr 1OO -R Ki 開(kāi)環(huán)傳函：G(S)H(S) = S(TI IS+1)(T2 2S+1) 其中，K= K K1 1K K2 2（開(kāi)環(huán)增益） To 2-2-3 圖 2 2 C（s） 510 Oc K C 11.96= 42.6KC 由 ROUTH 判據(jù)，得：K=11.96= R=42.9 冏 K11.96= R 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 準(zhǔn)備：將“ B7

4、信號(hào)發(fā)生器”的 G 和 G1 用“開(kāi)關(guān)”連接，使運(yùn)算放大器反饋 網(wǎng)絡(luò)上的場(chǎng)效應(yīng)管 3DJ6 夾斷。 1、典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試 (1) 按圖 2-2-2 接線，r(t)輸入為階躍信號(hào)，搭建方法圖 2-2-1，R=10K 按模擬電路圖由左至右依次使用 A2、A4 A3 運(yùn)放單元構(gòu)建，第一級(jí)運(yùn)放的反饋 電阻由 A2 中 IN 和 OUT之間的第三個(gè)開(kāi)關(guān)撥至 ON (由下至上)，剩余的 200K 反 饋電阻由 A5 中的 W2 或 W4 來(lái)構(gòu)建(注意在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不允許調(diào)節(jié)此電位器)。將 W2 的一端連至 A2 單元的 IN 端、另一端連至A3 單元的 OUT 端。 (2) 用示波器觀察系統(tǒng)階

5、躍響應(yīng) C(t)，測(cè)量并記錄超調(diào)量 Mp 峰值時(shí)間 tp 和調(diào)節(jié)時(shí)間 ts。記錄表 2 中。 (3) 分別按 R=10K 40K、100K(在 A3 運(yùn)放單元中改變 R 的值)改變系統(tǒng)開(kāi) 環(huán)增益，觀察相應(yīng)的階躍響應(yīng) C(t)，測(cè)量并記錄性能指標(biāo) Mp ts 及系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。并將測(cè)量值和計(jì)算值(實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出)進(jìn)行比較。參數(shù)曲線及響 應(yīng)曲線，詳見(jiàn)下表。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) G(S)H (S)= - R - 其中 K 二510 S(0.1S+1)(0.51S + 1) R 系統(tǒng)的特征方程為：1+ G(S)H(S)=O,= S+11.96S2+19.6S+19.6K =0 系統(tǒng)穩(wěn)定 系統(tǒng)臨界穩(wěn)定

6、系統(tǒng)不穩(wěn)定 2、典型三階系統(tǒng)的性能 按圖 2-2-4 接線，R=30K r(t)輸入為階躍信號(hào)。按模擬電路圖中由左 至右順序依次使用 A2、A4 A3、A1,構(gòu)建第一級(jí)運(yùn)放的反饋電阻由 A2 中 IN 和 OUT 之間的第三個(gè)開(kāi)關(guān)撥至 ON(由下至上)，而剩余的運(yùn)放和 200K 電阻由 A6 或 A7 運(yùn)放單元和 A5 電位器自行搭建。 觀察系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并記錄波形。減小開(kāi)環(huán)增益( R=42.6;100K)在 A1 運(yùn)放單元中改變 R 的值，觀察系統(tǒng)的階躍響應(yīng)(注意由于調(diào)節(jié)等幅振蕩要求(巴 dj. (昔 (5=(5=二5 5二)一a a 呂/ 血俘 UAAUAA ss OMS im -勢(shì)二A

7、 .:竿tA E llWpBSM Josznu HAiijy 1- J-K T:- .： L L I I nf nf -EF KL-L -二卜 TL L- HI 丁 SI-判 T 1 1 1 1 r r 1 I 1 ! 1 ! 1 1 J J 1 1 - -IWTIWT 1 1 1 1 f f 十 FFFFtFtF 1 1 1 1 X I I 1 1 F 1F 1 0202 limpSajj uaub SailimpSajj uaub Sai- -Sv Sv JilJ 當(dāng)氏一審.5-17 召 A.oos s BOSBOS S3 S3 mg mg 二4 :寧二 ml ml - -nopwa nopwa HtBJTO HtBJTO L 4 L 4 I I- - J J 電阻準(zhǔn)確性較高，R 最好用 A5 中的電位器調(diào)節(jié)。解法為將 A1 中 IN 和 H 之間的 開(kāi)關(guān)不要打開(kāi)， 第三級(jí)運(yùn)放的輸出端與 A5 的電位器一端相連， 電位器的另一端 與 A1 中的 IN 相連） 。參數(shù)取值及響應(yīng)曲線詳見(jiàn)表 3 R(K R(K Q Q ) ) 輸出波形 3030 1717 42.642.6 10100 0 1L961L96 5.15.1 ；1 1 I I ? ?- - - -T T-