二阶系统时域分析.doc

专业：电气工程及其自动化 学号：07050443 05 姓名： 实验一 二阶系统时域分析一、 实验目的1. 研究二阶系统的两个重要参数ξ、与系统结构之间的关系2. 观察系统在阶跃输入作用下的响应，运用基本理论，分析系统过度过程特点及各种参数对其学习过程的影响，从而找出改善系统动态性能的方法，并在实验中加以验证3. 学习二阶系统阶跃响应的测试方法4. 掌握开环传递函数与闭环传递函数之间的对应关系，以及ξ、与传递函数系数之间的关系二、 实验内容选择适当的元器件建立单位负反馈二阶系统开环传递函数由积分环节和惯性环节构成：令1. 设改变K值，使阻尼比ξ，分别为0、0.5、0.7、1、1.5；观察并记录在单位阶跃信号作用下，不同阻尼比时，系统输出响应曲线，并测量系统的超调量σ%、上升时间、峰值时间、调节时间1）当阻尼比ξ无限大时：（2）当阻尼比ξ=0.5时：（3）当阻尼比ξ=0.7时：（4）当阻尼比ξ=1时：（5）当阻尼比ξ=1.5时：2. 设定K值使ξ=0.707，改变时间常数T，观察并记录在单位阶跃信号作用下，系统输出曲线，并测量系统的超调量σ%、上升时间、峰值时间、调节时间并与（1）的结果加以比较。

1） 当T=0.1时：（2） 当T=1时：（3） 当T=1.5时：3. 改变时间常数使不等于，观察并记录输出波形的变化情况1） 当，时：（2） 当，时：（3） 当0，0时：三、 思考题1. 阻尼比对系统动态性能如何影响？答：ζ< 0时，响应是发散的，系统不能正常工作ζ≥1时，响应与一届系统相似，没有超调，但调节速度慢，进入汶太需要较长的时间ζ=0时，系统以最快的速度进入稳态，但响应曲线是等幅震荡的1＞ζ＞0时，虽然响应有超调，但上升速度比较快，调节时间也比较短，合理选择阻尼比ζ的取值，可望使系统及具有令人满意的响应快速性，又具有比较好的响应平稳性因此，工程上有时把阻尼比ζ=0.707的二阶系统成为二阶最优秀系统2. 积分时间常数T改变后，超调量σ%与ts如何变化？答：T增大时，阻尼比ζ减小，超调量增大，ts上升3. 二阶系统性能指标有哪些，如何定义？个表征系统哪些方面的特性？答：二阶系统的两个特征参数，阻尼比ζ和自然频率ωn为提高系统响应的快速性，减小阶跃响应的超调亮，应增大系统的阻尼比，而系统阻尼程度的增加，势必降低其相应的初始快速性，使得其上升时间，峰值时间及延迟时间加长4. 试分析系统结构中T1,T2及K与系统参数阻尼比ζ，ωn的关系。

答：阻尼比的增大是以减小其自然频率为代价的，这不仅降低系统响应的快速性，同时也将增大系统的稳定误差，降低其控制的准确性。