二階系統(tǒng)的過渡過程

二階系統(tǒng)的過渡過程第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

1實驗?zāi)康?/p>

1）學(xué)習(xí)自動控制系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)的測試技術(shù)及系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的測試方法。2）研究二階系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)，和對系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的影響。3）觀察在不同參數(shù)下，二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，并測出超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間。4）定量分析和與超調(diào)量，調(diào)節(jié)時間的關(guān)系。第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日2實驗儀器設(shè)備1）TDN-AC/ACS自動控制原理模擬實驗機一臺2）計算機（配虛擬示波器及Matlab軟件）一臺3）PCI1710數(shù)據(jù)采集卡一塊4）萬用表一塊5）電阻、電容及聯(lián)線導(dǎo)線若干

第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日3實驗內(nèi)容

1)根據(jù)電路圖搭建實驗電路。

2)保持不變，改變阻尼比，觀察過渡過程曲線的變化情況。

3)保持不變，改變系統(tǒng)的時間常數(shù)，觀察過渡過程曲線的變化情況。

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日根據(jù)的不同取值，二階系統(tǒng)有以下幾種工作狀態(tài)：（1）當(dāng)，此時二階系統(tǒng)稱為欠阻尼狀態(tài)。（2）當(dāng)，此時二階系統(tǒng)稱為臨界阻尼狀態(tài)。（3）當(dāng)，此時二階系統(tǒng)稱為過阻尼狀態(tài)。（4）當(dāng)，此時二階系統(tǒng)稱為無阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)為等幅振蕩。

那種狀態(tài)最好？實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日4實驗原理

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

圖2.1.典型二階系統(tǒng)方框圖閉環(huán)傳遞函數(shù):

第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)主要有：第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日方案1

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

圖2.2.一種便于在模擬機上實現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖

第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

圖2.3.二階系統(tǒng)的模擬電路圖第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

參數(shù)選擇方案1(1)時間常數(shù)不變，改變系統(tǒng)的阻尼比(2)阻尼比不變，改變時間數(shù)第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

參數(shù)選擇方案2(1)時間常數(shù)不變，改變系統(tǒng)的阻尼比(2)阻尼比不變，改變時間數(shù)第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日方案2

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

圖2.4.另一種在模擬機上實現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖

第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日方案2

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

圖2.5.另一種在模擬機上實現(xiàn)的二階系統(tǒng)的方框圖

第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗中選擇如下的參數(shù)

實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

閉環(huán)傳遞函數(shù)其中阻尼比和自然振蕩角頻率分別為令R=10K,40K,160K,200K觀察階躍響應(yīng)？第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程5實驗步驟及實驗記錄與分析

通過搭建實驗電路，觀測在不同參數(shù)作用下，記錄系統(tǒng)在不同阻尼下過渡過程的階躍相應(yīng)曲線，并記錄性能指標(biāo)。

第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程

6思考題

1）在模擬系統(tǒng)中若階躍輸入幅值過大，會產(chǎn)生什么結(jié)果？2）在模擬仿真中為什么要多增一個1：1的比例環(huán)節(jié)？3）在模擬系統(tǒng)中如何實現(xiàn)負(fù)反饋，如何實現(xiàn)單位負(fù)反饋？

第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗二二階系統(tǒng)的過渡過程7實驗報告要求1）寫明實驗線路及原始數(shù)據(jù)。要有準(zhǔn)確的實驗記錄（包括測量參數(shù)）與理論值作以比較。2）對實驗中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象要有準(zhǔn)確的描述和分析。

3）推導(dǎo)模擬電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)，并確定ωn、ξ和R、C的關(guān)系。4）回答實驗思考題，寫出本實驗的體會及建議。

第18頁，共19頁，2023年，2月20日，星期日實驗注意事項實驗時，經(jīng)檢查線路已經(jīng)正確搭接后再上電開始實驗，布線時嚴(yán)禁帶電進行操作。不要過于頻繁得開啟電源，重新開啟和上一次斷開之間得時間應(yīng)大于30秒。切勿把電阻、電容等掉進箱子左側(cè)，以免燒壞箱子。

對于