線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究

線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究

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1、北京聯(lián)合大學(xué)實驗報告實驗名稱:線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究學(xué)院:自動化專業(yè):物流工程姓名:學(xué)號:_同組人姓名:_學(xué)號:_班級:成績:實驗H期:2014年11月20H完成報告口期:2014年11月21口實驗二線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究一.實驗?zāi)康?.丫解和掌握典型三階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及I型三階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式。2.熟悉勞斯(Routh)判據(jù)使用方法。3.應(yīng)用勞斯(Routh)判裾,觀察和分析I型三階系統(tǒng)在階躍信號輸入時,系統(tǒng)的穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定及不穩(wěn)定三種瞬態(tài)響應(yīng)。二.實驗內(nèi)容本實驗川于觀察和分析三階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。典型I型三階單位反饋系

2、統(tǒng)原理方塊圖見圖2-1。圖2-1典型三階閉環(huán)系統(tǒng)的方塊圖I型三階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù):唎匯(2-1)閉環(huán)傳遞函數(shù)(單位反饋):<

3、0K。三.實驗內(nèi)容及步驟I型三階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖見圖2-2,分別將(All)中的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K,跨接到A5單元(H1)和(1N)之間,改變系統(tǒng)開環(huán)增益進(jìn)行實驗。注:‘S-ST’不能用“短路套”短接?。?)用信號發(fā)生器(B1)的‘階躍信號輸出’和‘幅度控制電位器’構(gòu)造輸入信號(Ui):B1單元中電位器的左邊K3開關(guān)撥下(GND),右邊K4開關(guān)撥下(0/+5V階躍)。階躍信號輸出(Y測孔)調(diào)整為2V(調(diào)節(jié)方法:按下信號發(fā)生器(B1)階躍信號按鈕,L9燈亮,調(diào)節(jié)電位器,用萬用表測量Y測孔)。(2)構(gòu)造模擬

4、電路:按圖2-2安賈短路套及測孔聯(lián)線,表如下。(a)安置短路套模塊號跨接座號1A1S4,S82A2S2,Sil,S123A3S4,S8,S104A5S7,S105A6S2,S6(b)測孔聯(lián)線1信號輸入r(t)B1(Y),M(H1)2運(yùn)放級聯(lián)A1(OUT)--A2(H1)3運(yùn)放級聯(lián)A2(OUTA)-*A3(H1)4運(yùn)放級聯(lián)A3(OUT)--A5(H1)5運(yùn)放級聯(lián)A5(OUTA)->A6(Hl)6負(fù)反饋A6(OUT)--A1(H2)7跨接元件30K(41.7Kor100K)元件庫All中直讀式可變電阻跨接到A5(H1)和(IN)之間(3)

5、虛擬示波器(B3)的聯(lián)接:示波器輸入端CH1接到A5單元信號輸出端OUT(C(t))。注:CH1選‘XI’檔。(4)運(yùn)行、觀察、記錄:數(shù)據(jù)處理(現(xiàn)象分析)運(yùn)行、觀察、記錄:1、運(yùn)行LABACT程序,選擇自動控制菜單下的線性系統(tǒng)的時域分析下的三階典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實驗項目,就會彈出虛擬示波器的界妞,點(diǎn)擊遷飽即可使川本實驗機(jī)配套的虛擬示波器(B3)單元的CH1測孔測量波形。也可選用普通示波器觀測實驗結(jié)果。2、分別將(All)屮的直讀式可變電阻調(diào)整到30K、41.7K、100K,按下B1按鈕,用示波器觀察A5單元信號輸出端C(門的系統(tǒng)

6、階躍響應(yīng),井將參數(shù)及各項指標(biāo)填入下表。R(K<1)K輸出波形穩(wěn)定性100穩(wěn)定(衰減振蕩)41.7等幅振蕩30發(fā)散R=100KR=41.7KR=30K五.實驗設(shè)備TDN—AC/ACS型電子模擬機(jī)一臺。PC微機(jī)一臺。數(shù)字式萬用表一塊。六.實驗思考1.在實驗線路中如何確保系統(tǒng)實現(xiàn)負(fù)反饋?如果方框回路中有偶數(shù)個運(yùn)算放大器,則構(gòu)成什么反饋?答:利用運(yùn)算放大器,如實驗中的A1和A6,實現(xiàn)負(fù)反饋的功能。如果方框回路中有偶數(shù)個運(yùn)算放大器,則構(gòu)成負(fù)反饋。2.有那些措施能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度?它們對系統(tǒng)的性能還有什么影響?答:可以增加串聯(lián)在前向通道中積分環(huán)節(jié)

7、的個數(shù)或增加系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)以減小輸入信號的誤差,還川‘以增加誤差點(diǎn)到擾動作用點(diǎn)之間積分環(huán)節(jié)個數(shù)或放大系數(shù)以減小擾動誤差。這兩種方法都將降低系統(tǒng)的瞬態(tài)性能。3.實驗中的階躍輸入信號的幅值范圍應(yīng)如何考慮?答:若階躍輸入信號幅值過大,會使輸出階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值過大,如果系統(tǒng)有較大的超調(diào)量,則階躍響應(yīng)的幅位川‘能超出范圍,不能測得完整的響應(yīng)曲線,實驗測出的各種數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化,使其精度降低,增大實驗的誤差,同時會使系統(tǒng)動態(tài)特性的非線性因素增大,使線性系統(tǒng)變成非線性系統(tǒng);也有可能導(dǎo)致實驗的失敗,最后實驗不能趨于穩(wěn)定,實驗結(jié)果出錯,所以實驗

8、過程中,要選擇合適的階躍輸入信號幅值。4.改變時間常數(shù)T1會怎樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性?答:時間常數(shù)為慣性環(huán)節(jié)系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù),與響應(yīng)速度成反比,當(dāng)T1增加時,響應(yīng)過程較慢,系統(tǒng)穩(wěn)定性越好;當(dāng)T1減小時,響應(yīng)過程較快,系統(tǒng)穏定性

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