实验一lti连续系统时域响应测试与分析

实验一 LTI 连续系统时域响应测试与分析一、实验目的1． 熟悉 LTI 系统零输入响应与零状态响应的概念及其叠加性。2． 理解和掌握 LTI 连续系统阶跃响应与冲激响应的概念，了解其测试原理和测试方法。3． 理解和掌握动态系统模型参数的变化对系统时域响应的影响。4． 熟悉 DSO-3064 虚拟示波器的使用方法。二、实验内容1． 大惯量二阶 LTI 连续系统零输入响应、零状态响应、全响应的测试与分析。2． 分别测试二阶 LTI 连续系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等条件下的阶跃响应与冲激响应，比较不同状态下阶跃响应与冲激响应的区别，分析 LTI 系统模型参数与特征根的对应关系及其对系统时域响应的影响。三、实验仪器1． 信号与系统实验硬件平台 一台2． 连续系统时域响应分析实验电路板 一块 3． DSO-3064 虚拟示波器 一台4． PC 机（含 DSO-3064 驱动及软件） 一台5． 万用表 一块四、实验原理及电路说明1． 连续系统时域响应分析实验电路板本实验采纳连续系统时域响应分析实验电路板一块，如图所示。该电路板通过背面的两个 DB9 公头插接到硬件实验平台上使用。实验板电路图见附录 1。实验电路板右侧为一个大惯量（时间常数在几秒以上）的二阶系统，系统的工作状态（微分方程的特征根，即系统函数的极点）可通过外接电阻 R 的大小来调节。该系统的微分方程如（1-1）式所示。（1-1）式中 R 为外接电阻值，单位为 Ω。该微分方程为系统的近似模型，由于元器件参数的误差，实际系统模型可能略有差异。由（1-1）式可知，随着 R 取值的不同，系统将分别工作于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼等稳定状态或者不稳定状态，其原因以及不同状态对应 R 取值的范围请读者自行分析。根据实验需要，该二阶系统还可以工作于零初始状态或非零初始状态，利用拨动开关 S3 进行切换。其中非零初始状态是利用约为-1V 的内置直流激励来产生，由该激励形成的系统初始状态（稳态）由读者自行分析计算。为便于实验测试，系统专门设置了启停开关 S4，S4 由“停止”位置拨到“启动”位置的时刻作为系统外加激励施加以及时域响应观测的参考起始点（即 t=0 时刻）。为确保测试启动之前系统已经进入稳态，系统上电之后，或者一次测试完成之后，请将启停开关 S4 打到停止位置保持 10 秒以上，再启动下一次测试。图所示实验电路板左侧为时域响应测试分析所需要的各类信号源。在此需要特别指出的是， 时域响应测试分析实验必须...