-PAGE67-信號(hào)與系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)電氣學(xué)科大類(lèi)2009級(jí)《信號(hào)與控制綜合實(shí)驗(yàn)》課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告(基本實(shí)驗(yàn)二:自動(dòng)控制理論基本實(shí)驗(yàn))指導(dǎo)教師日期2012-12實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)閱人實(shí)驗(yàn)評(píng)分表基本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)編號(hào)名稱(chēng)/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分實(shí)驗(yàn)十一：二階系統(tǒng)的模擬與動(dòng)態(tài)性能研究10實(shí)驗(yàn)十二：二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能研究10設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分實(shí)驗(yàn)十四：線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正20實(shí)驗(yàn)十六：控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)20創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)/內(nèi)容實(shí)驗(yàn)分值評(píng)分教師評(píng)價(jià)意見(jiàn)總分目錄實(shí)驗(yàn)十一：二階系統(tǒng)的模擬與動(dòng)態(tài)性能研究……….4實(shí)驗(yàn)綜述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)圖象及分析實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)實(shí)驗(yàn)十二：二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能研究……………………10實(shí)驗(yàn)綜述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)圖象及分析實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)實(shí)驗(yàn)十四：線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正………27實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)圖象與分析實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)實(shí)驗(yàn)十六：控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì)…………….35實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)…………….42參考文獻(xiàn)…………………….43實(shí)驗(yàn)十一：二階系統(tǒng)的模擬與動(dòng)態(tài)性能研究實(shí)驗(yàn)綜述可通過(guò)包含輸出變量的二階導(dǎo)數(shù)的微分方程來(lái)描述的一類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為二階系統(tǒng)。二階系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)振蕩響應(yīng)或超調(diào)量等特征，另外，我們還知道，對(duì)于高階系統(tǒng)，可以通過(guò)辨別主導(dǎo)極點(diǎn)將其降為二階系統(tǒng)。所以模擬二階系統(tǒng)并研究其動(dòng)態(tài)性能有重要的意義。典型的二階系統(tǒng)通用表示法的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：（式中：）阻尼比取不同的值時(shí)的階躍響應(yīng)不同。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K，或者時(shí)間常數(shù)T可使系統(tǒng)的阻尼比分別為：和三種。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中觀(guān)測(cè)對(duì)應(yīng)于這三種情況的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。因此本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和目的有：(1)熟悉搭建二階系統(tǒng)的模擬電路，選擇器件參數(shù)。(2)練習(xí)掌握典型二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試方法。(3)探究二階性能參數(shù)對(duì)阻尼比和動(dòng)態(tài)性能的影響，并與理論分析計(jì)算做對(duì)比。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)電子模擬裝置上搭建二階系統(tǒng)模擬電路如下：10K10K圖11-1二階系統(tǒng)模擬電路圖1、分別設(shè)置ξ=0；0<ξ<1；ξ>1，觀(guān)察并記錄r(t)為正負(fù)方波信號(hào)時(shí)的輸出波形C(t)；分析此時(shí)相對(duì)應(yīng)的各σp、ts，加以定性的討論。2、改變運(yùn)放A1的電容C，再重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。3、設(shè)計(jì)一個(gè)一階線(xiàn)性常閉環(huán)系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)的階躍輸入響應(yīng)確定該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、電子模擬裝置一臺(tái)。2、數(shù)字示波器或模擬示波器一臺(tái)。實(shí)驗(yàn)步驟1、按電路圖連好電路。2、改變二階系統(tǒng)模擬電路的開(kāi)環(huán)增益K或時(shí)間常數(shù)T，觀(guān)測(cè)當(dāng)阻尼比和無(wú)阻尼自然頻率為不同值時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。如圖11-1所示的電路圖的傳遞函數(shù)為：改變運(yùn)放A1的電容C為C1，則傳遞函數(shù)為：五、實(shí)驗(yàn)圖象及分析觀(guān)察并記錄r(t)為正負(fù)方波信號(hào)時(shí)的輸出波形C(t)；分析此時(shí)相對(duì)應(yīng)的各σp、ts，加以定性的討論。（1）無(wú)阻尼欠阻尼臨近阻尼過(guò)阻尼（2）無(wú)阻尼欠阻尼過(guò)阻尼分析比較以上圖形可知，通過(guò)調(diào)節(jié)R2的大小可改變K的大小和阻尼比ξ的大小，當(dāng)ξ=0時(shí)，理論上圖形是等幅振蕩，實(shí)際實(shí)驗(yàn)波形圖驗(yàn)證了這一說(shuō)法；當(dāng)0<ξ<1時(shí)，有一定的超調(diào)量，ξ>1時(shí)，基本無(wú)超調(diào)；而R2增加，K隨之減小，從圖中可看出，響應(yīng)速度隨之變慢。因此，我們可以得出結(jié)論，增加開(kāi)環(huán)增益K會(huì)使響應(yīng)時(shí)間變短，增加阻尼比ξ會(huì)使超調(diào)量減小。六、實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖繪出對(duì)應(yīng)的方框圖。消除內(nèi)環(huán)將系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)單位負(fù)反饋的典型結(jié)構(gòu)圖。此時(shí)能知道系統(tǒng)中的阻尼比ζ體現(xiàn)在哪一部分嗎？如何改變?chǔ)频臄?shù)值？答：取C=0.68μF，則得方框圖如下：消除內(nèi)環(huán)：由傳函知阻尼比體現(xiàn)在特征方程的中，即內(nèi)環(huán)反饋環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中的推導(dǎo)過(guò)程說(shuō)明改變內(nèi)環(huán)中的R2阻值，即可以改變?chǔ)蔚臄?shù)值。2、當(dāng)線(xiàn)路中的A4運(yùn)放的反饋電阻分別為8.2k，20k，28k，40k，50k，102k，120k，180k，220k時(shí)計(jì)算系統(tǒng)的阻尼比ζ=？答：此時(shí)阻尼比ζ分別為1.28，2.12，2.69，3.53，4.24，7.92，9.19，13.44，16.26。3、用實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如何實(shí)現(xiàn)ζ=0？當(dāng)把A4運(yùn)放所形成的內(nèi)環(huán)打開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)主通道由2個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)比例系數(shù)為1的放大器串聯(lián)而成，主反饋仍為1，此時(shí)的ζ=？答：把A4運(yùn)放所形成的內(nèi)環(huán)打開(kāi)，可以使ζ=0,。4、如果階躍輸入信號(hào)的幅值過(guò)大，會(huì)在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生什么后果？答：如果階躍信號(hào)的幅值過(guò)大，那么會(huì)超出運(yùn)放的線(xiàn)性放大區(qū)，進(jìn)入運(yùn)放飽和區(qū)，輸出信號(hào)會(huì)失真。5、在電路模擬系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)單位負(fù)反饋？答：將A4運(yùn)放所組成的內(nèi)環(huán)從電路中移除，這樣就實(shí)現(xiàn)單位負(fù)反饋。6、慣性環(huán)節(jié)中的時(shí)間常數(shù)T改變意味著典型二階系統(tǒng)的什么值發(fā)生了改變？σp、ts、tr、tp各值將如何改變？答：當(dāng)系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)T減小時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比增大;故σp減小，減小，使得系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts減小。對(duì)于上升時(shí)間和峰值時(shí)間，如果系統(tǒng)是欠阻尼的，則不存在tr、tp的概念，系統(tǒng)響應(yīng)沒(méi)有超調(diào)。如果系統(tǒng)的極點(diǎn)是復(fù)數(shù)，則系統(tǒng)的存在超調(diào)，隨著T的增大阻尼自然振蕩頻率會(huì)減小，峰值時(shí)間和上升時(shí)間因此響應(yīng)的變長(zhǎng)。7、典型二階系統(tǒng)在什么情況下不穩(wěn)定？用本實(shí)驗(yàn)裝置能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？答：二階系統(tǒng)在極點(diǎn)如果位于右半平面時(shí)，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。要實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定，則引入適當(dāng)?shù)恼答伡纯?。本?shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)，可去掉A4運(yùn)放直接將輸出的信號(hào)加在A(yíng)2運(yùn)放上，將系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)構(gòu)成正反饋。8、采用反向輸入的運(yùn)算放大器構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，如何保證閉環(huán)系統(tǒng)的是負(fù)反饋性質(zhì)？你能提供一個(gè)簡(jiǎn)單的判別方法嗎？答：由于第奇數(shù)個(gè)運(yùn)放的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相，所以可以將反饋點(diǎn)接在第奇數(shù)個(gè)運(yùn)放的輸出點(diǎn)上，這樣輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相，保證系統(tǒng)的是負(fù)反饋性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：這是我們自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系列的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要是了解二階系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，調(diào)出二階系統(tǒng)在輸入方波情況下的響應(yīng)波形，從波形中了解調(diào)節(jié)時(shí)間超調(diào)量等參量，并知曉它與二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。。該實(shí)驗(yàn)完成較為順利，并為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)做好了準(zhǔn)備工作。實(shí)驗(yàn)十二二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能研究一、實(shí)驗(yàn)綜述一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)盡管對(duì)參數(shù)變化的靈敏度低于閉環(huán)系統(tǒng)，但對(duì)于特定的輸入可能有固有的穩(wěn)態(tài)誤差，由于對(duì)特定輸入的輸出值得測(cè)量必須通過(guò)H環(huán)節(jié)，所以實(shí)際誤差C-R是不可觀(guān)測(cè)的，只有單位反饋系統(tǒng)，實(shí)際誤差和測(cè)量誤差才相同，而實(shí)際控制系統(tǒng)有許多是這種系統(tǒng)。我們可以通過(guò)這種系統(tǒng)的模擬電路來(lái)觀(guān)察研究其對(duì)特定輸入的穩(wěn)定誤差，探究減少誤差的方式，從而達(dá)到改善系統(tǒng)特性的目的。本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和目的：1、進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)及輸入信號(hào)的關(guān)系：（1）了解不同典型輸入信號(hào)對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；（2）了解一個(gè)典型輸入信號(hào)對(duì)不同類(lèi)型系統(tǒng)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；（3）研究系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。2、了解擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)類(lèi)型和穩(wěn)態(tài)誤差的影響。3.、研究減小直至消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方框圖如下H(s)=1(單位反饋)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差：可設(shè)所以穩(wěn)態(tài)誤差：由上可知，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增益參數(shù)和輸入信號(hào)的大小有關(guān)。通過(guò)理論計(jì)算，可得不同類(lèi)型、增益信號(hào)冪次的穩(wěn)態(tài)誤差。本實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)模擬電路的搭建來(lái)觀(guān)察和驗(yàn)證二階系統(tǒng)對(duì)不同輸入的穩(wěn)態(tài)誤差。模擬電路如圖12-3圖12-3系統(tǒng)的模擬電路圖以上電路(s)，(s)為慣性環(huán)節(jié)，(s)為比例環(huán)節(jié)，以上三個(gè)環(huán)節(jié)可變?yōu)槿鐖D12-4所示的積分環(huán)節(jié)CR(s)C(S)r(t)R1圖12-4積分環(huán)節(jié)通過(guò)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分別觀(guān)察測(cè)量0型及1型二階系統(tǒng)對(duì)單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)可觀(guān)測(cè)不同類(lèi)型擾動(dòng)在不同輸入點(diǎn)時(shí)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。表12-1表示了系統(tǒng)類(lèi)型、增益、信號(hào)冪次與穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系表12-1三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)用模擬電路實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性控制系統(tǒng)方框圖以研究系統(tǒng)性能，在實(shí)驗(yàn)裝置上搭建模擬電路。通過(guò)組合不同類(lèi)型的二階系統(tǒng)和不同的輸入信號(hào)來(lái)研究二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。具體如下：1、觀(guān)測(cè)0型二階系統(tǒng)的單位階躍和斜坡響應(yīng)，并測(cè)出它們的穩(wěn)態(tài)誤差。2、觀(guān)測(cè)1型二階系統(tǒng)的單位階躍和斜坡響應(yīng)，并測(cè)出它們的穩(wěn)態(tài)誤差。3、觀(guān)測(cè)擾動(dòng)信號(hào)在不同作用點(diǎn)輸入時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)及穩(wěn)態(tài)誤差。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．電子模擬裝置1套。2．?dāng)?shù)字或模擬示波器1臺(tái)。3．自行設(shè)計(jì)的斜坡信號(hào)產(chǎn)生電路，或?qū)嶒?yàn)室中的函數(shù)發(fā)生器（產(chǎn)生周期性斜坡信號(hào)）。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差：（1）當(dāng)r(t)=1(t)、f(t)=0時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察系統(tǒng)的輸出C(t)和穩(wěn)態(tài)誤差ess,并記錄開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K的變化對(duì)二階系統(tǒng)輸出和穩(wěn)態(tài)誤差的影響（2）將A1(s)或A3(s)改為積分環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和變化。（3）當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess。改變A2(s)的比例系數(shù)，記錄ess的變化。（4）當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，將擾動(dòng)點(diǎn)從f點(diǎn)移動(dòng)到g點(diǎn)，觀(guān)察并記錄擾動(dòng)點(diǎn)的改變時(shí)，擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的影響。（5）當(dāng)r(t)=0、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，觀(guān)察并記錄當(dāng)A1(s)、A3(s)分別為積分環(huán)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的變化。（6）當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，分別觀(guān)察并記錄以下情況時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess:a.A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)；b.A1(s)為積分環(huán)節(jié)，A3(s)為慣性環(huán)節(jié)；C.A1(s)為慣性環(huán)節(jié)，A3(s)為積分環(huán)節(jié)。2、將斜坡信號(hào)作為輸入信號(hào)，重復(fù)上述步驟，觀(guān)察穩(wěn)態(tài)誤差。六、實(shí)驗(yàn)圖像及分析設(shè)（1）階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差1.當(dāng)r(t)=1(t)、f(t)=0時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察系統(tǒng)的輸出C(t)和穩(wěn)態(tài)誤差essK=1.47R=14.7kess=0.8VK5R=50kess=0.4V2.將A1(s)或A3(s)改為積分環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和變化。K=1.47R=14.7kess=0VK=2R=20Kess=0V圖12-63.當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess。K=1.1R=11kess=-0.88VK=1.47R=14.7kess=-0.64V4.當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，將擾動(dòng)點(diǎn)從f點(diǎn)移動(dòng)到g點(diǎn)，觀(guān)察并記錄擾動(dòng)點(diǎn)的改變時(shí)，擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的影響。K=1.1R=11kess=-1.08VK=2R=20Kess=-1.84V5.當(dāng)r(t)=0、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，觀(guān)察并記錄當(dāng)A1(s)為積分環(huán)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的變化。K=1R=10kess=2V當(dāng)r(t)=0、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，觀(guān)察并記錄當(dāng)A3(s)為積分環(huán)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的變化K=1R=10kess=0V6.當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，分別觀(guān)察并記錄以下情況時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess:a.A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)；K=1.1R=11Kess=0.04Vb.A1(s)為積分環(huán)節(jié)，A3(s)為慣性環(huán)節(jié)；K=1R=10ess=0.04VC.A1(s)為慣性環(huán)節(jié)，A3(s)為積分環(huán)節(jié)。K=1.1R=11kess=-0.08V（2）斜坡響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差當(dāng)r(t)=1(t)、f(t)=0時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察系統(tǒng)的輸出C(t)和穩(wěn)態(tài)誤差ess。K=1R=10k圖12-14將A1(s)或A3(s)改為積分環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和變化。K=1R=10kA1為積分環(huán)節(jié)K=1R=10kA3為積分當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，觀(guān)察并記錄系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess。改變A2(s)的比例系數(shù)，記錄ess的變化。K=1R=10k當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，且A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)，A2(s)為比例環(huán)節(jié)，將擾動(dòng)點(diǎn)從f點(diǎn)移動(dòng)到g點(diǎn)，觀(guān)察并記錄擾動(dòng)點(diǎn)的改變時(shí)，擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的影響。K=1R=10k當(dāng)r(t)=0、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在g點(diǎn)時(shí)，觀(guān)察并記錄當(dāng)A1(s)為積分環(huán)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的變化。K=1R=10k當(dāng)r(t)=0、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在g點(diǎn)時(shí)，觀(guān)察并記錄當(dāng)A3(s)為積分環(huán)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的變化。K=1R=10k當(dāng)r(t)、f(t)=1(t)時(shí)，擾動(dòng)作用點(diǎn)在f點(diǎn)時(shí)，分別觀(guān)察并記錄以下情況時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess:a.A1(s)、A3(s)為慣性環(huán)節(jié)K=1R=10kb.A1(s)為積分環(huán)節(jié)，A3(s)為慣性環(huán)節(jié)；K=1R=10kc.A1(s)為慣性環(huán)節(jié)，A3(s)為積分環(huán)節(jié)。K=1R=10k分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)可得以下結(jié)果：由實(shí)驗(yàn)1可得，階躍輸入信號(hào)輸入零型二階系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差，且ess>0，增益K的增大，ess減小。由實(shí)驗(yàn)2可得，階躍輸入信號(hào)輸入一型二階系統(tǒng)，不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差。由實(shí)驗(yàn)3可得，零型二階系統(tǒng)若有階躍擾動(dòng)信號(hào)影響，ess<0，比例環(huán)節(jié)位于擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)之前，則增大增益K會(huì)使穩(wěn)態(tài)誤差的絕對(duì)值減小。由實(shí)驗(yàn)4可得，零型二階系統(tǒng)若有階躍擾動(dòng)信號(hào)影響，ess<0，比例環(huán)節(jié)位于擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)之后，則增大增益K會(huì)使穩(wěn)態(tài)誤差的絕對(duì)值增大。由實(shí)驗(yàn)5可得，一型二階系統(tǒng)若有階躍擾動(dòng)信號(hào)影響，若積分環(huán)節(jié)位于擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)之前，ess=0，若積分環(huán)節(jié)位于擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)之后，ess<0，且隨著增益K的增大，ess的絕對(duì)值減小。由實(shí)驗(yàn)6可得，在輸入信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)的同時(shí)作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差等于兩種信號(hào)分別作用時(shí)的疊加。所以我們可以得出以下結(jié)論：二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。K增大，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，但是超調(diào)會(huì)增大。噪聲輸入的位置，會(huì)改變擾動(dòng)信號(hào)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差可以通過(guò)增加系統(tǒng)的階數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。七、實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)1、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)k的變化對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的影響是什么？對(duì)其穩(wěn)態(tài)性能的影響是什么？從中可以得到什么結(jié)論？答：當(dāng)K值增大時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比減小，系統(tǒng)的超調(diào)量增大;系統(tǒng)的阻尼自然頻率增大，從而減小了系統(tǒng)的峰值響應(yīng)。對(duì)于二階系統(tǒng)為了減小或者是消除穩(wěn)態(tài)我們希望K值可達(dá)增大已滿(mǎn)足系統(tǒng)精度的要求，但是K的增大會(huì)使得系統(tǒng)的超調(diào)量增大，響應(yīng)變得不穩(wěn)定，所以系統(tǒng)的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性是兩個(gè)矛盾的指標(biāo)。2、對(duì)于單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)ess=lim[r(t)-C(t)]時(shí)，如何使用雙線(xiàn)示波器觀(guān)察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？對(duì)于圖12-2所示的實(shí)驗(yàn)電路，如果將系統(tǒng)輸入的r（t）送入示波器的y1通道，輸出C（t）送入示波器的y2通道，且y1和y2增益檔放在相同的位置，則在示波器的屏幕上可觀(guān)察到如圖12-23所示波形，這時(shí)你如何確認(rèn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess？圖12-23答：可以將輸入信號(hào)r（t）和輸出信號(hào)C（t）分別接到示波器的兩個(gè)通道，可以讀出穩(wěn)態(tài)誤差。對(duì)于圖12-23的波形，可以將y2通道的信號(hào)反相，再觀(guān)察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。3、當(dāng)r（t）=0時(shí)，實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路中擾動(dòng)引起的誤差ess應(yīng)如何觀(guān)察？答：可以將示波器的通道1接地，通道2接輸出信號(hào)，再觀(guān)察穩(wěn)態(tài)誤差。4、當(dāng)r（t)=1（t）、f（t）=1（t）時(shí)，試計(jì)算一下三種情況下的穩(wěn)態(tài)誤差ess：圖12-24圖12-25圖12-26答：取以上3圖中的參數(shù)K為1，圖12-20的穩(wěn)態(tài)誤差為0，圖12-21的穩(wěn)態(tài)誤差為0，圖12-22的穩(wěn)態(tài)誤差為100%。5、試求下列二種情況下輸出C（t）與比例環(huán)節(jié)K的關(guān)系。當(dāng)K增加時(shí)C(t)應(yīng)如何變化？圖12-27圖12-28答：圖12-27，；圖12-28，。當(dāng)K增加時(shí)，圖12-23中的C（t）的阻尼比將變大，使C（t）的輸出波形超調(diào)量變大；圖12-24的C（t)的幅值將變大。6、為什么0型系統(tǒng)不能跟蹤斜坡輸入信號(hào)？答：因?yàn)?型系統(tǒng)在輸入信號(hào)為斜坡信號(hào)時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差為無(wú)窮大，因而不能跟蹤斜坡信號(hào)。7、為什么0型系統(tǒng)在階躍信號(hào)輸入時(shí)一定有誤差存在？答：0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：當(dāng)輸入信號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)，，故只要系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益不為0，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就存在。8、為使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益應(yīng)取大些還是小些？答：系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益應(yīng)該取大些。9、本實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)一結(jié)果比較可知，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度對(duì)開(kāi)環(huán)增益K的要求是相矛盾的。矛盾的關(guān)鍵在哪里？在控制工程中如何解決這對(duì)矛盾？答：K增大時(shí)動(dòng)態(tài)性能變差，靜態(tài)性能變好，變化趨勢(shì)相反。通過(guò)設(shè)定合適的K，改變系統(tǒng)類(lèi)型，加入校正均可改善。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為繁多，需要耐心來(lái)做。通過(guò)此次試驗(yàn)我們了解了典型輸入信號(hào)對(duì)不同類(lèi)型系統(tǒng)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差；通過(guò)比較知道了開(kāi)環(huán)增益K和擾動(dòng)信號(hào)對(duì)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響,認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度對(duì)開(kāi)環(huán)增益K的要求是相矛盾的,也就自然引申出下一個(gè)設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)十四線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正一、實(shí)驗(yàn)分析1、通過(guò)上一個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們了解到可以通過(guò)改變系統(tǒng)的增益K來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但是動(dòng)態(tài)性能（，等）的調(diào)節(jié)與系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的調(diào)節(jié)之間存在著矛盾，如增大K時(shí)，對(duì)于1型系統(tǒng)，輸入階躍響應(yīng)，可使穩(wěn)態(tài)誤差減小，但是會(huì)降低阻尼比，使超調(diào)量和振蕩性增大，而且使兩者均滿(mǎn)足要求的K值可能不存在；同樣，增加開(kāi)環(huán)積分環(huán)節(jié)可以提高系統(tǒng)類(lèi)型，使信號(hào)跟蹤輸入信號(hào)的能力增強(qiáng)，消除輸入某種信號(hào)時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，卻又可能導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能惡化，甚至不穩(wěn)定。因此，僅通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)環(huán)增益無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。在用頻域分析的學(xué)習(xí)中，我們可以利用Bode圖中的頻域分析對(duì)時(shí)域性能指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)同時(shí)滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)之間的關(guān)系2、首先，我們了解到系統(tǒng)的Bode圖與時(shí)域中相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系（1）Bode圖中的Wgc與時(shí)域中的Wn相對(duì)應(yīng)，即與調(diào)節(jié)時(shí)間相對(duì)應(yīng)，Wgc越大，則越小。（2）Bode圖中的PM裕度，=PM/100，與P.O成反比，相位裕度越大，則系統(tǒng)的超調(diào)量越小。（3）穩(wěn)定性：中頻段的斜率為-20dB/dec時(shí)，可以保證足夠的相位裕度，即保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（4）對(duì)于高頻段與低頻段的伯德圖，高頻段必須有絕對(duì)值足夠大的負(fù)的斜率，以保證足夠好的抑制噪聲干擾能力；對(duì)于低頻段，必須有足夠高的增益值，以保證穩(wěn)態(tài)誤差足夠小。對(duì)應(yīng)于上面的Bode圖與時(shí)域之間的關(guān)系，我們可以做出以下幾點(diǎn)對(duì)于設(shè)計(jì)校正的要求：〈1〉提高開(kāi)環(huán)增益或者增加開(kāi)環(huán)積分環(huán)節(jié)以提高系統(tǒng)類(lèi)型，可以減小系統(tǒng)誤差〈2〉增加相位裕度，（體現(xiàn)在伯德圖中的中頻斜率不能太陡），這樣可以保證穩(wěn)定性?！?〉還原高頻段的斜率，至少達(dá)到校正前的斜率水平。3、超前校正與滯后校正的基本形式。（1）超前校正（）超前校正具有相角超前和幅值擴(kuò)張的特點(diǎn)，即產(chǎn)生正的相角移動(dòng)和正的幅值斜率。超前校正是通過(guò)其幅值擴(kuò)張作用，達(dá)到改善中頻段斜率的目的。采用超前校正可增大系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度和頻帶寬度，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的平穩(wěn)性和速度。但超前校正對(duì)提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度作用不大，使抗干擾能力有所降低。串聯(lián)超前校正一般用于穩(wěn)態(tài)性能已滿(mǎn)足要求，但動(dòng)態(tài)性能較差的系統(tǒng)。（2）滯后校正（）滯后校正具有幅值壓縮和相角滯后的特點(diǎn)，即產(chǎn)生負(fù)的相角移動(dòng)和負(fù)的幅值斜率。利用幅值壓縮，有可能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，但將使系統(tǒng)系統(tǒng)的頻帶過(guò)小從另一個(gè)角度看，滯后校正通過(guò)幅值壓縮，還可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定精度。滯后校正一般用于對(duì)動(dòng)態(tài)平穩(wěn)性要求嚴(yán)格或穩(wěn)定精度要求較高的系統(tǒng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)校正前系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：校正前系統(tǒng)電路圖為：用matlab做出校正前系統(tǒng)的伯德圖，如圖14-1圖14-1校正前伯德圖從Bode圖中可以看出，Wgc=1.98要求：校正后系統(tǒng)那么有10lga=10lg4=6.02對(duì)應(yīng)的則Gc(s)=；根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際提供的R與C，可設(shè)計(jì)參數(shù)為；

故Gc(s)=

校正電路圖：+_

+_用matlab做出校正器系統(tǒng)的伯德圖，如圖14-2圖14-2校正器系統(tǒng)的伯德圖加入校正器后的校正系統(tǒng)電路圖如下用matlab做出校正后系統(tǒng)的伯德圖，如圖14-3圖14-3校正后系統(tǒng)的伯德圖Bode圖中可以看出，PM=46.2Wgc=1.07三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、自動(dòng)控制理論電子模擬裝置一套。2、數(shù)字或模擬示波器一臺(tái)。3、自行設(shè)計(jì)的串聯(lián)校正模擬電路。4、計(jì)算機(jī)一臺(tái)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：按電路連接校正前電路，輸入方波，用示波器記錄閉環(huán)系統(tǒng)輸出波形，并觀(guān)察超調(diào)量及調(diào)節(jié)時(shí)間。五、實(shí)驗(yàn)圖象及分析用matlab做出校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖14-4圖14-4校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)校正前系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)階躍響應(yīng)：圖14-5校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)用matlab做出校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖14-5圖14-6校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 校正后系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)階躍響應(yīng)：圖14-7校正后系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)階躍響應(yīng)由圖14-5，14-7看出，校正前超調(diào)約為30.1%，調(diào)節(jié)時(shí)間約6.2S，校正后超調(diào)變?yōu)?，調(diào)節(jié)時(shí)間約為2.0S。而matlab仿真相應(yīng)圖中，校正前超調(diào)約為69%，調(diào)節(jié)時(shí)間約為18S，校正后超調(diào)變?yōu)?7%，調(diào)節(jié)時(shí)間約為7.5S。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能改善，超調(diào)量幾乎完全消失，調(diào)節(jié)時(shí)間大大減小，可以說(shuō)校正效果十分理想，但與仿真存在誤差，一是由于實(shí)驗(yàn)元件與設(shè)計(jì)值并不完全一致，而我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)也采用的是約值，并不是精確值，這是導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的最大原因，另外輸入信號(hào)并不完全理想，存在干擾；連接線(xiàn)和設(shè)備其他阻抗也對(duì)結(jié)果造成一定影響。六、實(shí)驗(yàn)思考題及總結(jié)1、加入超前校正系統(tǒng)后，為什么系統(tǒng)的響應(yīng)變快？加入超前校正系統(tǒng)后，穿越頻率增大，Wn增大，系統(tǒng)響應(yīng)更快。2、什么是超前校正裝置，它們各利用校正裝置的什么特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正？答：超前校正：提供相位超前去補(bǔ)償相位裕度的裝置，他利用的是超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。滯后校正：通過(guò)衰減校正前系統(tǒng)的幅值來(lái)減小系統(tǒng)的增益穿越頻率。他利用滯后網(wǎng)絡(luò)的高頻幅值衰減特性。3、實(shí)驗(yàn)時(shí)所獲得的性能指標(biāo)為何與設(shè)計(jì)確定的性能指標(biāo)有偏差？答：(1)設(shè)計(jì)時(shí)采用的參數(shù)值與實(shí)際實(shí)現(xiàn)裝置所需要的參數(shù)值有差異。(2)使用的電子元件的實(shí)際值和標(biāo)稱(chēng)值之間有差異。（3）導(dǎo)線(xiàn)與元件間的其他阻抗造成誤差。（4）干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的會(huì)產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本次實(shí)驗(yàn)考察了我們對(duì)相位校正相關(guān)知識(shí)的理解，要求我們動(dòng)手自行設(shè)計(jì)校正電路。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們參考了課本上的方法，對(duì)選擇的系統(tǒng)傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的校正電路。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，雖然連線(xiàn)十分復(fù)雜，但由于我們連電路時(shí)較為認(rèn)真，很快就得出了波形結(jié)果。校正結(jié)果相當(dāng)好，甚至好過(guò)了matlab的做出的預(yù)期結(jié)果圖，令我們十分意外。但經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)還是存在誤差的，導(dǎo)線(xiàn)等設(shè)備很小的電阻都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，這是不可避免的。從體來(lái)說(shuō)，這次試驗(yàn)加深我們對(duì)課本知識(shí)的理解，讓我們知道應(yīng)該如何運(yùn)用課本內(nèi)容于實(shí)際設(shè)計(jì)中，這是我們這次實(shí)驗(yàn)所獲得的最大收獲。實(shí)驗(yàn)十六系統(tǒng)控制極點(diǎn)的任意配置實(shí)驗(yàn)分析在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們希望改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，而系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于閉環(huán)極點(diǎn)在s平面上的位置，因此我們希望通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置來(lái)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能基于一個(gè)n階系統(tǒng)有n個(gè)狀態(tài)變量，如果把它們作為系統(tǒng)的反饋信號(hào)，則在滿(mǎn)足系統(tǒng)能控的條件下就能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置。圖16-1狀態(tài)空間模型形式控制系統(tǒng)方框圖設(shè)圖16-1所示的控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為：其中:x為狀態(tài)向量，y為輸出向量，u為輸入向量；A、B、C均為與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)的系數(shù)矩陣。對(duì)該狀態(tài)空間模擬運(yùn)用拉普拉斯變換，可以求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣為：即系統(tǒng)的特征方程為：方程的根就是系統(tǒng)的特征根s1,s2,…,sn,它們代表了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和主要?jiǎng)討B(tài)性能。當(dāng)這些根不在s平面上的希望位置時(shí)，系統(tǒng)就不會(huì)具有滿(mǎn)意的性能。如果采用狀態(tài)反饋的方式，則意味著將系統(tǒng)中所有n個(gè)狀態(tài)均作為反饋?zhàn)兞?，反饋到系統(tǒng)的輸入側(cè)，通過(guò)輸入變量u來(lái)改變系統(tǒng)的狀態(tài)，系統(tǒng)的方框圖變?yōu)?圖16-2狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)方框圖對(duì)于狀態(tài)反饋時(shí)的控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為：其中v為實(shí)際輸入向量；K為狀態(tài)反饋系數(shù)矩陣。此時(shí)系統(tǒng)的特征方程變?yōu)檫x擇合適的K值，就可以使特征根s1,s2,…,sn為任意希望值，即實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)的任意配置。同時(shí)重新配置后的極點(diǎn)仍然只有n個(gè)。該極點(diǎn)任意配置的基礎(chǔ)是將狀態(tài)實(shí)際信息反饋到輸出入，通過(guò)輸入來(lái)進(jìn)一步影響狀態(tài)，改善狀態(tài)，所以，極點(diǎn)任意配置的充要條件是狀態(tài)必須完全可控。綜上，本次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)會(huì)通過(guò)狀態(tài)反饋的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置。學(xué)會(huì)用電路模擬與軟件仿真的方法，用狀態(tài)反饋調(diào)節(jié)一個(gè)二階系統(tǒng)，并改善其性能，研究參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖16-3配置前傳遞函數(shù)方框圖：圖16-4配置前實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖配置前二階系統(tǒng)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間慢，且阻尼比很大，希望通過(guò)極點(diǎn)的配置加以改善.加入狀態(tài)反饋后的傳遞函數(shù)方框圖：圖16-5配置后傳遞函數(shù)方框圖：加入狀態(tài)反饋后實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖如下：圖16-6加入狀態(tài)反饋后實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖配置后二階系統(tǒng)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：可以滿(mǎn)足阻尼比為1，響應(yīng)速度加快。加入反饋前：加入反饋后：所以g1=12,g2=3。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、自動(dòng)控制理論電子模擬裝置1套。2、數(shù)字示波器1臺(tái)。3、自行設(shè)計(jì)的狀態(tài)反饋部分模擬電路。4、計(jì)算機(jī)1臺(tái)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1．確定原系統(tǒng)傳遞函數(shù)，根據(jù)傳遞函數(shù)搭建模擬電路，獲取電路的階躍響應(yīng)2.在原系統(tǒng)模擬電路加入反饋電路。3.重新搭建好電路后，獲取電路的階躍響應(yīng)五、實(shí)驗(yàn)圖象及分析模擬電路系統(tǒng)加狀態(tài)反饋前階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖16-7系統(tǒng)加狀態(tài)反饋前階躍響應(yīng)曲線(xiàn)模擬電路系統(tǒng)加狀態(tài)反饋后階躍響應(yīng)曲線(xiàn)：圖16-8系統(tǒng)加狀態(tài)反饋后階躍響應(yīng)曲線(xiàn)從圖中可以看出，狀態(tài)反饋控制器作用有：1.加入狀態(tài)反饋后，阻尼比減小，超調(diào)量完全消失；