實(shí)驗(yàn)一一,二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng).docx

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1、綜合性實(shí)驗(yàn)：二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.在給定系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)性能指標(biāo)，掌握系統(tǒng)的電路模擬方法。2.掌握系統(tǒng)校正PID算法的實(shí)現(xiàn)和參數(shù)計(jì)算方法。3.觀察最優(yōu)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，了解高階系統(tǒng)的最優(yōu)階躍響應(yīng)動(dòng)、靜態(tài)性能。二、實(shí)驗(yàn)說明：1.本實(shí)驗(yàn)包括自控原理的線性定常系統(tǒng)分析的大部分內(nèi)容，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固書中的內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力。2.給定二階系統(tǒng)的階躍性能指標(biāo)：σ%=20%，ts=2s，設(shè)計(jì)一個(gè)電路模擬系統(tǒng)，計(jì)算電路的系統(tǒng)參數(shù)。3.設(shè)計(jì)一個(gè)PID調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)具有二階階躍響應(yīng)最優(yōu)性能指標(biāo)。

2、4.在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上觀察模擬系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，觀察系統(tǒng)校正前、后的輸出響應(yīng)。說明最優(yōu)二階系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)。5.對(duì)模擬系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析，計(jì)算其幅頻和相頻特性，在實(shí)驗(yàn)中觀察系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，對(duì)比計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)要求：按照實(shí)驗(yàn)過程作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作（包括安排布置軟件、硬件設(shè)備，編寫實(shí)驗(yàn)步驟，需要觀察記錄的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備）；記錄好實(shí)驗(yàn)中的調(diào)試過程、數(shù)據(jù)變化，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的報(bào)告總結(jié)。實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)----------------------------------------------------------------------

3、----------實(shí)驗(yàn)二??二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的實(shí)驗(yàn)測試方法2.研究二階系統(tǒng)中無阻尼自然頻率和阻尼比對(duì)階躍瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.XMN—2型機(jī)；2.LZ3系列函數(shù)紀(jì)錄儀或CAE983.DT—830數(shù)字萬用表三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.對(duì)單一自然頻率和阻尼比測量響應(yīng)曲線2.保持阻尼比不變，改變自然頻率記錄響應(yīng)曲線3.保持自然頻率不變，改變阻尼比記錄響應(yīng)曲線四、實(shí)驗(yàn)步驟[步1]調(diào)整Rf和Ri使阻尼比為0.2，選擇R，C使自然頻率為1/0.47，假如幅度為1V的階躍函數(shù)X(t)，觀察并記錄響應(yīng)?曲線。

4、以下標(biāo)稱中電阻單位為千歐姆，電容為微法拉。????????????[步2]調(diào)整Rf和Ri使阻尼比為0.2，選擇R，C使自然頻率為1/1.47，假如幅度為1V的階躍函數(shù)X(t)，觀察并記錄響應(yīng)曲線。???????????以下標(biāo)稱中電阻單位為千歐姆，電容為微法拉。????[步3]調(diào)整Rf和Ri使阻尼比為0.2，選擇R，C使自然頻率為1/1，假如幅度為1V的階躍函數(shù)X(t)，觀察并記錄響應(yīng)曲線。???????????以下標(biāo)稱中電阻單位為千歐姆，電容為微法拉。????[步4]調(diào)整Rf和Ri使阻尼比為0.4，選擇R，C使自然頻率為1/1，假如幅度

5、為1V的階躍函數(shù)X(t)，觀察并記錄響應(yīng)曲線。???????????以下標(biāo)稱中電阻單位為千歐姆，電容為微法拉。????[步5]調(diào)整Rf和Ri使阻尼比為1.0，選擇R，C使自然頻率為1/1，假如幅度為1V的階躍函數(shù)X(t)，觀察并記錄響應(yīng)曲線。???????????以下標(biāo)稱中電阻單位為千歐姆，電容為微法拉。實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)熟悉典型二階系統(tǒng)的參量與其暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系。熟悉MATLAB仿真分析軟件的使用；觀察輸出響應(yīng)曲線，分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察一階系統(tǒng)在單位階躍輸入信號(hào)作用下的瞬態(tài)響應(yīng)。2．熟悉二

6、階模擬控制系統(tǒng)的組成。3．研究二階系統(tǒng)重要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1．TKKL-2型控制理論實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2．TD4652型10MHz超低頻慢掃描雙蹤示波器一臺(tái)。3．萬用表一只。三、實(shí)驗(yàn)線路1．一階慣性環(huán)節(jié)：圖1-1一階系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)線路圖2．二階振蕩環(huán)節(jié)：1-2二階系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)線路圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．按圖1-1所示的參數(shù)接線，經(jīng)檢查后方可通電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2．通過萬用表調(diào)節(jié)圖1-1中1M電位器的值來改變反饋電阻的值。3．在圖1-1的輸入端加單位階躍輸入信號(hào)，用示波器觀察，并將結(jié)果記錄于表1：表1：5%單位階躍響應(yīng)曲線10

7、050010001．求出圖1-2所示二階系統(tǒng)的阻尼比，并在圖1-2中找出調(diào)節(jié)阻尼比值范圍的環(huán)節(jié)（提示：調(diào)RW）。2．按圖1-2所示的參數(shù)接線后，在輸入端加單位階躍輸入信號(hào)，用示波器觀察，并將結(jié)果記錄于表2：表2：5%單位階躍響應(yīng)曲線01五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容填制表1和表2，大致畫出一、二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，并注明時(shí)間坐標(biāo)軸。2．根據(jù)圖1-1及圖1-2求得系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，并與實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)果作一比較。3．總結(jié)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)思考題1．如果階躍輸入信號(hào)的幅值過大，會(huì)在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生什么后果？2．在電子模擬

8、系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)單位負(fù)反饋？3．在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了什么問題？你是如何解決的？實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)躍階響應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)構(gòu)成典型環(huán)節(jié)的模擬電路，了解電路參數(shù)對(duì)環(huán)節(jié)特性的影響。2.學(xué)習(xí)典型環(huán)節(jié)躍階響應(yīng)的測量方法