二阶系统的模拟与动态性能研究.docx

电气学科大类《信号与控制综合实验》课程实 验 报 告(基本实验三:自动控制理论基本实验) 姓 名 王鹏飞 学 号 U201011831 专业班号 1003 实验成绩 评 阅 人 实验评分表基本实验实验编号名称/内容实验分值评分二阶系统的模拟与动态性能研究10二阶系统的稳态性能研究10设计性实验实验名称/内容实验分值评分线性控制系统的设计与校正20控制系统状态反馈控制器设计20创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分实验十一 二阶系统的模拟与动态性能研究实验原理二阶系统可用图1所示的模拟电路图来模拟：图 1 二阶系统模拟电路图系统框图为图 2 系统框图简化得由此得传递函数表达式若ζ=0，若ζ=1，若要使ζ1，需要将R短路，将调整至6.3kΩ由K、T越大超调量越大；K越大，T越小，无阻尼自然震荡频率越大。但是，响应速度只与T有关 实验目的1、掌握典型二阶系统动态性能指标的测试方法。 2、通过实验和理论分析计算的比较，研究二阶系统的参数对其动态性能的影响。实验步骤1、根据二阶系统模拟电路图在实验装置上搭建二阶系统的模拟电路2、分别设置ζ＝0；0＜ζ＜1；ζ＞1，观察并记录r(t)为正负方波信号时的输出波形C(t)实验结果分析电容 C=0.68μF过阻尼状态 临界阻尼1.3欠阻尼1.4无阻尼电容 C=0.082μF2.1 过阻尼2.2 临界阻尼2.3欠阻尼2.4无阻尼由上列各图可以看出：1. 阻尼比ζ与超调量和稳定性的关系明显，当ζ＝0时，系统等幅震荡；当0＜ζ＜1时，系统欠阻尼，存在超调量；ζ＞1时，系统过阻尼，无超调。2. 无阻尼自然震荡频率与响应速度关系明显，阻尼比相同的情况下，无阻尼自然震荡频率越大，系统响应越快。实验思考1 根据实验模拟电路图绘出对应的方框图。消除内环将系统变为一个单位负反馈的典型结构图。此时能知道系统中的阻尼比ζ体现在哪一部分吗？如何改变ζ的数值？答：方框图如上图所示，阻尼比ζ体现在内环反馈通道的增益，调节内环反馈运放的反馈电阻即可调节阻尼比ζ。2电路模拟系统中，如何实现单位负反馈？答：若此时信号与输入信号反向，将输出通过一个与输入相同的电阻引入到输入端即可。若此时信号与输入信号同相，则需要一个增益为1的反向放大器实现单位负反馈。