《自控实验二.docVIP

实 验 报 告 实验名称 典型系统的时域响应和稳定性分析 系 信息院 专业 电气专业 班 试验班 姓名 学号 授课老师 谭冠政 预定时间 实验时间 4月9日 实验台号 一、目的要求 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、原理简述 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如下图所示。 (2) 对应的模拟电路图：如下图所示。 系统开环传递函数为：开环增益 (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 系统闭环传递函数为： 其中自然振荡角频率： 阻尼比： 2．典型的三阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：如下图所示。 (2) 模拟电路图：如下图所示。 (3) 理论分析 系统的开环传函为: 系统的特征方程为: (4) 实验内容 实验前由Routh 判断得Routh 行列式为： 为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有 三、仪器设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。 四、线路示图 见二、原理简述。 五、内容步骤 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 和调节时间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 (1) 按图1.2-4 接线，将1 中的方波信号接至输入端，取R = 30K。 (2) 观察系统的响应曲线，并记录波形。 (3) 减小开环增益 (R = 41.7K；100K)，观察响应曲线，并将实验结果填入表1.2-3 中。表 1.2-4 中已填入了一组参考测量值，供参照。 六、数据处理 1． 在不同条件下二阶系统的响应曲线 R=10K R=50K R=160K R=200K 典型二阶系统瞬态性能指标实验参考测试值见下表 2．在不同条件下二阶系统的响应曲线 R=30K R=41.7K R=100K 典型三阶系统在不同开环增益下的响应情况实验参考测试值见下表 七、分析讨论 本次实验结果与理论结果基本一致，可以说本次实验较为成功。 实验中应该注意的一些事项：每次在示波器观察波形时要点击运行按钮。改变电路参数运行时要先将示波器暂停之后再继续操作。实验操作时不要死搬电路图，要学会对其进行一定的等效改变才可以在电路箱上接线。 总体来说实验让我对TD-ACC设备的操作有了近一步的认识，并且锻炼的自己独立操作，解决问题的能力。对自己的锻炼帮助很大。 装 订 线 装 订 线 6 7 装 订 线