实验一_典型环节的时域响应.doc

实验报告 班级：通信09-4学好：0905030430姓名：赵广辉实验一 典型环节的时域响应 实习目的 通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。 熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃曲线。对比差异、分析原因。 了解参数变化对典型环节阶跃特性的影响。 实验原理及内容 比例环节 比例环节模拟电路图如图11所示： 图11 比例环节模拟电路 实验参数：R0=100K，R1=200K。 传递函数：Uo/Ui=K（K=R1/R0）。 比例环节阶跃曲线如图12所示： 图12 比例环节阶跃曲线 积分环节 积分环节模拟电路图如所示： 图13 积分环节模拟电路 实验参数：R0=100K，C=1μF。 传递函数：Uo/Ui=1/TS，（K=R1/R0，T=R0C）。 积分环节阶跃曲线如图14所示： 图14 积分环节阶跃曲线 比例积分环节 比例积分环节模拟电路如图15所示： 图15 比例积分环节 实验参数：R0=R1=200K，C=1μF。 传递函数：Uo/Ui=1/TS+K，（K=R1/R0，T=R0C）。 比例积分环节阶跃曲线如图16所示： 图16 比例积分环节阶跃曲线 惯性环节 惯性环节模拟电路如图17所示： 图17 惯性环节模拟电路图 实验参数：R0=R1=200K，C=1μF。 传递函数：Uo/Ui=K/TS+1，（K=R1/R0，T=R0C）。 惯性环节阶跃曲线如图17所示： 图18 惯性环节阶跃曲线 实验步骤 按比例环节模拟电路图连接，检查无误后开启设备电源。 将信号源单元的“ST”端插针用“短路块”短接。由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500ms-12s”档，调节调幅和调频电位器，似的“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。 将2中的方波信号加至环节的输入端Ui，用示波器的“CH1”和“CH2”表笔分别监测模拟电路的输入Ui端和输出Uo端，观测输出端的实际影响曲线Uo（t），记录实验波形及结果。 改变几组参数，重新观测结果。 用同样的方法分别搭接积分环节、比例环节、比例积分环节惯性环节的模拟电路图。观测这些环节对阶跃信号的实际响应曲线，分别记录实验波形及结果。 实验二 典型系统动态性能和稳定性分析 实验目的 学习和掌握动态性能指标的测试方法，以及对象的三种阻尼比下的响应曲线。 研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。 实验原理及内容 典型二阶系统稳定性分析 结构框图 图21 结构框图 模拟电路图 图22 模拟电路图 理论分析 系统开环传递函数为：G(S)=K1/T0S(T1S+1)，(K=K1/T0)。 实验内容 先算出理解阻尼、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T0=1s，T1=0.2s，K1=200/R，K=200/R。其闭环传递函数W(S)==。其中自然震荡角频率：。阻尼比： 实验步骤 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置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。将开关分别设在“方波”档和“500ms-12s”档，调节调幅和调频电位器，似的“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。 典型二阶系统瞬态性能指标的测试 按模拟电路图接线将方波信号接输入端，取R=10K。 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。 分别安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。并讲测量值和计算值进行比较 测量结果 欠阻尼：R=10理论值：MP=44％，tp=0.32，ts=1.6。测量值：MP=44，tp=0.31，ts=1.4。 欠阻尼R=10响应曲线如图23所示： 图23 R=10欠阻尼响应曲线 R=25测量值：MP=21.6％，tp=0.515，ts=1.4。 欠阻尼R=25响应曲线如图24所示： 图24 R=25欠阻尼响应曲线 过阻尼：测量值：MP=0％，tp=1.84，ts=3.8。 过阻尼R=200响应曲线如图25所示： 图25 R=200过阻尼响应曲线 实验三 线性系统的频率响应分析 实验目的 学习和掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。 学习根据实验方法测量系统的波特图。 实验原理及内容 一阶惯性环节频率