华南农业大学自动控制实验二典型二阶系统动态性能和稳定性分析.docx

实验二典型二阶系统动态性能和稳定性分析年级专业班 级组别姓名(学号)日期11.4题 目一、实验目的1 .学习和掌握动态性能指标的测试方法2. 观察不同参数下典型二阶系统的阶跃响应曲线3. 研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响二、实验内容观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的 影响三、实验原理任何一个给定的线性控制系统，都可以分解为若干个典型环节的组合将每个典型环节的模拟电 路按系统的方框图连接起来，就得到控制系统的模拟电路图1 .典型二阶系统典型二阶系统W(s)二_2事5 ,可以分解成一个比例环节、一个惯性环节和一个积分环 s2 + 2J° s +° 2其开环传递函数为G (S)Ks (Ts +1)2KKK = ―1_2T3UC (S)U： (S)s(Ts +1) + K2其闭环传递函数为：①2s 2 + 12s + K s 2 + 2^00 s+°2,n其中°2实验二典型二阶系统年级专业班 组别动态性能和稳定性分析级 姓名（学号） 日期11.4题目 当取误差带^=0.05时，t =^— = 6Ts 列 2四、 实验步骤（1） 步骤1 ：构造模拟电路二阶系统模拟电路连线图，实验参数取R0 = Rf=200k, R1 = 200k, R2 = 100k, C1 = 1uF, C2 = 1uF, R=15k。

Rx为元件库U4单元的220K可调电阻在进行实验连线之前，先将U9单元两个输入端的 100K可调电阻均顺时针旋转到底（即调至最大），使电阻R0、Rf均为200K;（2） 步骤2:打开labview的时域特性程序后，软件界面的参数设置如下：测试信号：阶跃；幅 值：5V （偏移0）；频率/周期：2.5s （占空比90%）；运行程序，直接进行实验调节Rx大小，观察 并记录欠阻尼比Z<1时阶跃响应曲线、测量超调量％、阻尼振荡周期T』及调节时间ts将参数及各 项指标填入表内五、 实验数据与分析表 2-10Rx510K（欠 阻尼）％测量值59.25%Td测量值0.909ts测量值3.19匚计算值3.06Z测量值0.1644《计算值0.1386⑶n测量值7.007⑶n计算值7.07实验二典型二阶系统年级专业班 组别动态性能和稳定性分析级 姓名（学号） 日期11.4题目 实验现象如下：欠阻尼二阶系统：过阻尼二阶系统:实验二典型二阶系统年级专业班动态性能和稳定性分析级姓名（学号）题 目组别日期11.4六、思考题1 .画出系统模拟电路图，并标出电阻、电容的取值Rx=0~220KLsWoJ 100K 100K[—G^fF^Lpg;100K 100Kr=100K+ U9 +R1=200K100K 100KJ" 100KR2=100K+ U13100K100K++ U15U3的O1 U3的12） （运放单元上的锁零 G端 U3的G1）U3 的 11）t>++ U810KC（ t）E>1过阻尼阶跃响应曲线实验二典型二阶系统年级专业班 组别动态性能和稳定性分析级 姓名(学号) 日期11.4题目 3.分析实验结果并与理论计算值进行比较，分析误差及其产生的原因。

计算值测量值相对误差ts (s)3.063.194.25%Z0.13860.164418.61%n7.077.0070.89%误差及其产生的原因：(1) 实验设备精度不够高所造成测量结果的较大误差，(2) 实验时接入的各种元件与理论值存在较大偏差，如实验接入的电阻，电容和运放器可能与理论 值均存在较大偏差，所以造成了测量结果有较大误差，(3) 实验中接入的各种元件可能会受到周围环境的影响，比如运放器可能会受到温度的影响，而导 致输出端的值产生较大的误差，所以造成了实验结果与理论计算值有较大偏差。