實驗二 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)

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1、實驗二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)一、實驗?zāi)康模?）了解典型二階系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成方法及二級閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)標準式。（2）研究二階閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)--無阻尼振蕩頻率ωn、阻尼比ζ對過渡過程的影響。（3）掌握欠阻尼二階閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號輸入時的動態(tài)性能指標Mp、tp、ts的計算。（4）觀察和分析二階閉環(huán)系統(tǒng)的欠阻尼，臨界阻尼，過阻尼的瞬態(tài)響應(yīng)曲線，及在階躍信號輸入時的動態(tài)性能指標Mp、tp、ts值，并與理論計算值對比。二、實驗設(shè)備（1）XMN-2型學習機；（2）CAE-USE輔助實驗系統(tǒng)（3）萬用表（4）計算機三、實驗內(nèi)容本實驗用于觀察和分析二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性。二階閉環(huán)系統(tǒng)

2、模擬電路如圖2-1所示，它由兩個積分環(huán)節(jié)（OP1和OP2）及其反饋回路構(gòu)成。圖2-1二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路圖OP1和OP2為兩個積分環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為（時間常數(shù)）。二階閉環(huán)系統(tǒng)等效結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。圖2-2二階閉環(huán)系統(tǒng)等效結(jié)構(gòu)圖該二階系統(tǒng)的自然振蕩角頻率為，阻尼為。一、實驗步驟（1）調(diào)整Rf=40K，使K=0.4（即ζ=0.2）；取R=1M，C=0.47μ，使T=0.47秒（ωn=1/0.47），加入階躍輸入信號x(t)=1V，記錄階躍響應(yīng)曲線①；（2）保持ζ=0.2不變，階躍信號不變，取R=1M，C=1.47μ，使T=1.47秒（ωn=1/1.47），記錄階躍響應(yīng)曲線

3、②；（3）保持ζ=0.2不變，階躍信號不變，取R=1M，C=1μ，使T=1秒（ωn=1/1），記錄階躍響應(yīng)曲線③；（4）保持ωn=1/0.1不變、階躍擾動不變，調(diào)整Rf=200K，使K=2（即ζ=1），記錄階躍響應(yīng)曲線④；（5）保持ωn=1/0.1不變、階躍擾動不變，調(diào)整Rf=300K，使K=3（即ζ=1.5），記錄階躍響應(yīng)曲線⑤。二、數(shù)據(jù)采集及處理響應(yīng)曲線ω=0.211.5①③④⑤②三、實驗報告1、推導模擬電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)Y(s)/X(s)？確定R、C、Rf、Ri與自然振蕩角頻率和阻尼比之間的關(guān)系。2、分別標出各條曲線的Ｍ、,將曲線①、②、③進行對比；③、④、⑤進行

4、對比；說明各條曲線的運動模態(tài)（過阻尼，臨界阻尼，欠阻尼）。3、將③中的Ｍ、與理論值進行比較。4、若模擬實驗中Y(t)的穩(wěn)態(tài)值不等于階躍輸入X(t)的幅度，分析主要原因可能是什么？