1、電 子 科 技 大 學(xué) 中 山 學(xué) 院 學(xué) 生 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告系別：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)： 課程名稱：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱:典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：、目的要求1研究二階系統(tǒng)的特征參量(E、3 n)對過渡過程的影響。2研究二階對象的三種阻尼比下的響應(yīng)曲線及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.熟悉Routh判據(jù)，用Routh判據(jù)對三階系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD ACC教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容1.典型的二階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-1所示。5+廠1K j? L31 1圖 1.2-2 對應(yīng)的模擬電路圖：如

2、圖1.2-2所示電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：(3)理論分析 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:(4)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時(shí)電阻 R的理論值，再將理論值應(yīng)用于模擬電路中，觀察二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)定性，應(yīng)與理論分析基本吻合。在此實(shí)驗(yàn)中(圖1.2-2)，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：其中自然振蕩角頻率：2典型的三階系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)結(jié)構(gòu)框圖：如圖1.2-3 所示。電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：圖 1.2-3(2) 模擬電路圖：如圖1.2-4 所示。圖

3、 1.2-4(3) 理論分析：系統(tǒng)的特征方程為：(4) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)前由Routh判斷得Routh行列式為：電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，第一列各值應(yīng)為正數(shù)，所以有五、實(shí)驗(yàn)步驟1 將信號源單元的“ ST端插針與“ S端插針用“短路塊”短接。由于每個(gè)運(yùn)放 單元均設(shè)臵了鎖零場效應(yīng)管，所以運(yùn)放具有鎖零功能。將開關(guān)設(shè)在“方波”檔，分別調(diào)節(jié) 調(diào)幅和調(diào)頻電位器，使得“ OUT端輸出的方波幅值為1V，周期為10s左右。2.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測試 按模擬電路圖1.2-2 接線，將1中的方波信號接至輸入端，取

4、 R = 10K。(2) 用示波器觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線 C(t)，測量并記錄超調(diào)MP、峰值時(shí)間tp和調(diào)節(jié)時(shí) 間tS。(3) 分別按R = 50K; 160K 200K;改變系統(tǒng)開環(huán)增益，觀察響應(yīng)曲線 C(t)，測量 并記錄性能指標(biāo)MP、tp和ts，及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并將測量值和計(jì)算值進(jìn)行比較(實(shí)驗(yàn)前必須按公式計(jì)算出)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表中。表1.2-1中已填入了一組參考測量值，供參照。電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告系別：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)： 課程名稱：班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：3典型三階系統(tǒng)的性能 按圖1.2-4 接線，將1中的方波信號接至輸入端，取 R

5、 = 30K。(2) 觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并記錄波形。(3) 減小開環(huán)增益(R = 41.7K ； 100K)，觀察響應(yīng)曲線，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表中表1.2-2 中已填入了一組參考測量值，供參照。表 1.2-1電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：表 1.2-2六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的測試模擬電路圖：取R=10K電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽

6、名：批改時(shí)間：取R=20K電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：取R=50K電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：取R=100K電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：2.典型三階系統(tǒng)的性能模擬電路圖取 R=41.7K電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：取R=100KR(K )開環(huán)增益K穩(wěn)定性七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1. 典型二階系統(tǒng)

7、瞬態(tài)性能指標(biāo)的測試由曲線圖可知，隨著電阻 R的增大，超調(diào)量Mp越來越小，到達(dá)峰值的時(shí)間tp越來 越短，其調(diào)節(jié)時(shí)間與電阻R無關(guān)。2. 典型三階系統(tǒng)的性能當(dāng)R 41.7 即K 12時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定發(fā)散；當(dāng)R 41.7 即K 12時(shí)，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定等幅振蕩；當(dāng)R 41.7 即0 K 12時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定衰減收斂。由曲線圖可知，當(dāng)R 41.7時(shí)，系統(tǒng)處于衰減收斂，理論應(yīng)當(dāng)處于系統(tǒng)臨界穩(wěn) 定等幅振蕩。由于電阻有誤差，使得測量值比理論值小。在誤差允許的范圍內(nèi)，可視為等幅振蕩。電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：姓名：學(xué)號：組別：實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：學(xué)生成績：教師簽名：批改時(shí)間：八、思考題1. 在實(shí)驗(yàn)線路中如何確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋？由于實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的運(yùn)算放大器都是反向放大器，因此其本身的反饋即為負(fù)反饋， 在實(shí)驗(yàn)中只要保證有奇數(shù)個(gè)反向放大器就可以保證系統(tǒng)為負(fù)反饋；如果實(shí)驗(yàn)中又偶數(shù) 個(gè)運(yùn)算放大器，那么系統(tǒng)將構(gòu)成正反饋。2. 實(shí)驗(yàn)中的階躍信號的幅值變化范圍如何考慮？不應(yīng)該過