二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

《二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、.課程名稱(chēng)：控制理論乙指導(dǎo)老師：成績(jī)：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：同組學(xué)生姓名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.誰(shuí)二階模擬系統(tǒng)的組成2.研究二階系統(tǒng)分別工作在1、01、1三種狀態(tài)下的單位階躍響應(yīng)3.分析增益K對(duì)二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、峰值時(shí)間tp和調(diào)整時(shí)間tsP4.研究系統(tǒng)在不同K值對(duì)斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路圖如下圖所示：上圖為二階系統(tǒng)的模擬電路圖，它是由三部分組成。

2、其中，R1、R2和C1以及第一個(gè)運(yùn)放共同組成一個(gè)慣性環(huán)節(jié)發(fā)生器，R3、C2與第二個(gè)運(yùn)放共同組成了一個(gè)積分環(huán)節(jié)發(fā)生器，R0與第三個(gè)運(yùn)放組合了一個(gè)反相發(fā)生器。所有的運(yùn)放正輸入端都接地，負(fù)輸入端均與該部分電路的輸入信號(hào)相連，并且輸入和輸出之間通過(guò)元件組成了各種負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。最后由最終端的輸出與最初端的輸入通過(guò)一個(gè)反相器相連，構(gòu)成了整體電路上的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。慣性函數(shù)傳遞函數(shù)為：R2/CsZ2G1(s)Z1R21/CsR1R21R1R2Cs1KT1s1比例函數(shù)的傳遞函數(shù)為Z2G2(s)Z11C2sR31R3C2s1T2s...反相器的傳遞函數(shù)為Z2G3(s)Z1R

3、01R0電路的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為H(s)G1(s)G2(s)KT1s11T2sK2T1T2sT2s電路總傳遞函數(shù)為KKTT2G(s)12TTs2TsK2Kns22s2122sT1snnT1T2其中KR2R1、T1R2C1、T2R3C2、nK、T1T2T24T1K實(shí)驗(yàn)要求讓T1=0.2s，T2=0.5s，則通過(guò)計(jì)算我們可以得出10K、0.625nK調(diào)整開(kāi)環(huán)增益K值，不急你能改變系統(tǒng)無(wú)阻尼自然振蕩平率的值，還可以得到過(guò)阻尼、臨界阻尼好欠阻尼三種情況下的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。（1）當(dāng)K>0.625時(shí)，系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足01單位階躍響應(yīng)表達(dá)式

4、為：2ua(t)11entsin(td12tan11)12圖像為：其中，dn（1）當(dāng)K=0.625時(shí)，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足1單位階躍響應(yīng)表達(dá)式為：ua(t)1(1ntnt)e圖像為：（2）當(dāng)K<0.625時(shí)，系統(tǒng)處于過(guò)阻尼狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足1單位節(jié)約響應(yīng)表達(dá)式為：ua(t)122es2tn(221s2es1t)s11圖像為：其中，s1nn1、s2nn1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）根據(jù)電路圖所示，調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)，是系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)K0.5s(0.2s1)（2）令輸入等于1V的階躍函數(shù)電壓，在示波器上觀(guān)察不同K（K=10、K=5、K=2、K=

5、0.5）時(shí)候的單位階躍響應(yīng)的波形，并由實(shí)驗(yàn)求得相應(yīng)的超調(diào)量、峰值時(shí)間和調(diào)整時(shí)間（3）調(diào)節(jié)開(kāi)環(huán)增益，使二階系統(tǒng)的阻尼比為1/20.707，觀(guān)察并記錄此時(shí)的單位階躍響應(yīng)波形和超調(diào)量、峰值時(shí)間和調(diào)整時(shí)間的值三、主要儀器設(shè)備1.控制理論電子模擬實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2.超低頻慢掃描示波器一臺(tái)3.萬(wàn)用表一只四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1.按照電路圖，在控制理論實(shí)驗(yàn)箱上連接好實(shí)物圖KnR0R1R2R3C1C23.在控制理論實(shí)驗(yàn)箱上的階躍函數(shù)電源中，按下按鈕，形成階躍輸入。4.在示波器上，測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)所得波形，測(cè)量波形圖中的超調(diào)量、峰值時(shí)間和調(diào)整時(shí)間五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1.K=102.由實(shí)驗(yàn)原理

6、給定的公式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定的參數(shù)，算出我們的參數(shù)值10100.2501M100k1M57.0710.3541M200k1M24.4720.5591M500k1M0.52.2361.1181M2M1M1.253.5350.7071M2.K=53.K=24.K=0.55.K=1.25六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（1）誤差計(jì)算通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)值為：誤差值為：根據(jù)公式推算實(shí)驗(yàn)的理論值為：Kptpts100.4441.2000.32450.3041.1980.47520.1201.2000.8470.5///1.250.0431.2001.257Kptpts100.456

7、1.120.34450.3361.240.48020.1201.300.9000.5///1.250.0641.321.36Kptpts102.7%6.7%6.2%510.5%3.5%1.1%20.0%8.3%6.3%0.5///1.2548.8%10.0%8.2$1.誤差分析（1）運(yùn)算放大器并非理想放大器，在負(fù)反饋調(diào)節(jié)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生誤差。（2）肉眼測(cè)量示波器差生的誤差。（3）電阻值與電容值的實(shí)際值與標(biāo)注的值不同，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。（4）示波器光標(biāo)測(cè)值時(shí)，只能移動(dòng)整位，對(duì)減小誤差起到了負(fù)面作用。（5）波形不是很連貫，有小格狀的曲