典型系统的时域响应和稳定性分析.pdfVIP

实验名称

1.2典型系统的时域响应和稳

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.1.2典型系统的时域响应和稳定性分析

一、目的要求

1．研究二阶系统的特征参量(ξ、ωn)对过渡过程的影响。

2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。

3．熟悉Routh判据，用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。

二、原理简述

1.典型的二阶系统稳定性分析

(1)理论分析：

系统开环传递函数为：G(S)=；开环增益K=K1/To

(2)实验内容：

先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R

To=1s,T1=0.2s,K1=200/R

系统闭环传递函数为：W(S)==

其中自然振荡角频率：==10；阻尼比：。

2.典型的三阶系统稳定性分析

（1）理论分析

系统的开环传函为：G(S)H(S)=(其中K=500/R)，

系统的特征方程为：1+G(S)H(S)=0→+12+20S+20K=0（2）实验内容

实验前由Routh判断得Routh行列式为：

120

1220K

(-5K/3)+200

20K0

(-5/3)K+200

为了保证系统稳定，第一列各值应为正数，所以有20K0

得：0K12→R41.7KΩ系统稳定

K=12→R=41.7KΩ系统临界稳定

K12→R41.7KΩ系统不稳定

三、仪器设备

PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。

四、内容步骤

1．将信号源单元的“ST”端插针与“S

电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。

2.典型二阶系统瞬态性能指标的测试

(1)按模拟电路图接线，将1中的方波信号接至输入端，取R=10KΩ。

(2)用示波器观察系统响应曲线C(t)，测量并记录超调MP、峰值时间tp

(3)分别按R=50KΩ；200KΩ；改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)

性能指标MP、tp和ts，及系统的稳定性。并将测量值和计算值进行比较(

3．典型三阶系统的性能

(1)按图接线，将1中的方波信号接至输入端，取R=30KΩ。

(2)观察系统的响应曲线，并记录波形。

(3)减小开环增益(R=41.7KΩ；100KΩ)

五、数据处理

1.典型二阶系统瞬态性能指标的测试

R=10KΩ

R=50KΩ

R=200KΩ

2．典型三阶系统的性能

R=30KΩ

R=47KΩ

六、分析讨论