研究性教学环节2-时域系统分析和线性系统的稳定性研究.doc

研究性教学2——时域系统分析和线性系统的稳定性研究

①学****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。

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。

①自行设计二阶及三阶仿真电路,可以使用Proteus\Multisim\EWB\Matlab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波形。

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=,,加入单位阶跃扰动,记录响应曲线,记作[1]。
②保持不变,单位阶跃扰动不变,取,,使T=,,记录响应曲线,记作[2]。
③保持不变,单位阶跃扰动不变,取,,使T=,,记录响应曲线,记作[3]。
④保持不变,单位阶跃扰动不变,取,使k=,,记录响应曲线,记作[4]。
⑤保持不变,单位阶跃扰动不变,取,使k=,,记录响应曲线,记作[5]。
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。
实验二
实验内容为三阶系统,三阶系统的方框图和模拟电路如图1-2所示。
图1-2 三阶系统
图中,,,,,,,。
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=;Ri3=1M。实验求取方法:
加入r=;
使系统输出c(t)呈等幅振荡。(t=5s/cm,y=);
断开反馈线,维持r=,测取系统输出电压Uc,则。
②系统的开环比例系数K对稳定性的影响
观察K增大、减小时,系统的响应曲线;