自控实验报告2-时域系统分析和线性系统的稳定性研究

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1、实验2——时域系统分析和线性系统的稳定性研究1．研究性教学目的①学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；②研究二阶系统的两个重要参数对阶跃瞬态响应指标的影响；③研究线性系统的开环比例系数K对稳定性的影响；④研究线性系统的时间常数T对稳定性的影响。2．知识点训练①自行设计二阶及三阶系统电路。②选择好必要的参数值，计算出相应的阶跃响应数值，进行仿真分析。3．研究性要求①自行设计二阶及三阶仿真电路，可以使用ProteusMultisimEWBMatlab等仿真软件；②针对各环节选择好必要的参数值，理论计算环节的输出响应；③仿真分析环节的在典型输入信号作用下的输出

2、波形。4．研究性内容实验一:典型二阶系统方块图和实现电路如图1-1所示。图1-1二阶系统闭环传递函数如下：，（T是时间常数）。各运算放大器运算功能：OP1，积分，；OP2，积分，；OP9，反相，（-1）；OP6，反相比例，。可以得到：实验一步骤①，使，，取，，使T=0.47s，，加入单位阶跃扰动，记录响应曲线，记作[1]。仿真结果实验结果通过游标读图可以得到以下数据：①保持不变，单位阶跃扰动不变，取，，使T=1.47s，，记录响应曲线，记作[2]。仿真结果实验结果①保持不变，单位阶跃扰动不变，取，,使T=1.0s，，记录响应曲线，记作[3]。仿真结果实验结果①保

3、持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=0.8，，记录响应曲线，记作[4]。仿真结果实验结果①保持不变，单位阶跃扰动不变，取，使k=2.0，，记录响应曲线，记作[5]。仿真结果实验结果要求：将曲线[1]、[2]、[3]进行对比，[3]、[4]、[5]进行对比，将[3]中的和理论值进行比较。并讨论。附加实验：实验二步骤①求取系统的临界开环比例系数KC,其中：Cf1=Cf2=Cf3=0.47u；Ri3=1M。实验求取方法：l加入r=0.5V的阶跃扰动；l使系统输出c(t)呈等幅振荡。（t=5s/cm,y=0.5V/cm）；l断开反馈线，维持r=0.5V的扰动，测取系统输

4、出电压Uc,则。②系统的开环比例系数K对稳定性的影响l观察K增大、减小时，系统的响应曲线；l记录当K=0.5Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=100mV/cm）；l记录当K=1.25Kc时的系统响应曲线（t=5s/cm,y=0.5V/cm）。（1）求取系统的临界开环比例系数KC仿真结果：R2=145k欧：断开反馈线：实验结果：首先达到等幅振荡;断开反馈线：（2）系统的开环比例系数K对稳定性的影响仿真结果：当K=0.5Kc的时候，R2约为440k欧，对应的波形如下：当K=1.25Kc的时候，R2约为115k欧，对应的波形如下：实验结果：K=0.5KcK=1

5、.25Kc