典型时域的稳定性分析.doc

装 订 线 装 订 线 PAGE 4 PAGE 5 装 订 线 实 验 报 告 实验名称 典型时域的稳定性分析 系专业班姓名学号授课老师预定时间实验时间实验台号 一、目的要求 1．研究二阶系统的特征参量(ξ、ω n ) 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、典型的二阶系统的稳定性分析 （1）结构图： 理论分析： 系统的开环传递函数为： 开环增益： 典型三阶系统的稳定性分析 结构图： （2）理论分析： 系统的开环传递函数为： 系统的特征方程为： 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 1、典型的二阶系统的稳定性分析对应的模拟电路图： 典型三阶系统的稳定性分析对应的模拟电路图： 五、内容步骤 1、典型的二阶系统的稳定性分析 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。此实验中： 系统的闭环传递函数为： 其中自然振荡角频率为： 阻尼比： 典型三阶系统的稳定性分析 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：0 且0 得： 012 系统稳定 系统临界稳定 12 系统不稳定 六、数据处理 1． 典型二阶系统瞬态性能指标实验参考测试值见下表 参数 项目 R  K   C (tp) C Mp(%)Tp(s)Ts(s) 响应 情况理论值测量值理论值测量值理论值测量值 欠阻尼1020101/41.414444.30.320.341.62.09衰减 振荡5041.1311112.70.850.911.61.63 临界阻尼1605/42.5111无无1.92.09单调 指数 过阻尼200101无无2.53.63单调 指数对应的各测量波形如下： 欠阻尼振荡 临界阻尼 过阻尼 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： R(KΩ)开环增益K稳定性2520不稳定发散41.712临界稳定等幅振荡1005稳定衰减收敛对应的各测量波形如下： 不稳定发散 临界稳定等幅振荡 （稳定衰减收敛） 七、分析讨论 本实验通过调整R的值来改变系统的自然振荡频率和阻尼比以及开环增益，得到系统在不同参数下的不同响应，从而得到系统各种性能的指标。通过本次实验不仅加深了对系统概念的理解，更清楚了系统的各种性能的指标以及如何调整参数使得系统工作在最佳状态。