实验二控制系统的瞬态响应及其稳定性分析

实验报告课程名称：_______控制理论实验_______指导老师：___________成绩：__________________实验名称：___控制系统的瞬态响应及其稳定性分析__实验类型：___同组学生姓名：_______一、实验目的1．学习瞬态性能指标的测试方法；2．记录不同开环增益时二阶系统的阶跃响应曲线，并测出超调量 σP%、峰值时间 tp和调节时间 ts；3．了解闭环控制系统的稳定和不稳定现象，并加深理解线性系统的稳定性与其结构和参量有关，而与外作用无关的性质。 二、实验原理对二阶系统加入阶跃信号时，其响应将随着系统参数变化而变化。其特性由阻尼比 ξ、无阻尼自然频率 ωn来描述。当两个参数变化时，将引起系统的调节时间、超调量、振荡次数的变化。二阶系统方框图如图 4-2-1图 4-2-1 二阶系统方框图其闭环传递函数的标准形式为无阻尼自然频率阻尼比本实验中为 0.2s ，为 0.5s．因此 这就是说 K 值的变化，就可以得到不同 ξ 值的阶跃响应曲线。三阶系统的框图如图 4-2-2 所示。其开环传递函数为专业：____电自_______姓名：____王强________学号：__3110103065___日期：_____11、1____地点：___教二-213_______+若取=0.2s =0.5s改变惯性时间常数 T2和开环增益 K，可以得到不同的阶跃响应。若调节 K值 大小，可改变系统的稳定性。如在实验中，取=0.2s =0.1s =0.5s4-2-2 三阶系统方框图则得系统的特征方程用劳斯判据求出系统临界稳定的开环增益为 7.5，即 K<7.5 时，系统稳定 K>7.5 时，系统不稳定。控制系统本身的参数对阶跃响应性能有直接影响。以上述三阶系统为例，开环增益和三个时间常数的变化都将使输出响应变化。若 K＝10、=0.2s =0.5s，请用劳斯判据求出系统临界稳定时的值。由 T2*S*S*S +(5*T2+1)*S*S+5*S+100=0 得：T2>0，(5*T2+1)>0，(5*T2+1)*5—T2*100>0 即 1/15>T2>0，所以 T2的临界稳定值为 1/15。 三、实验内容 1、观察二阶系统在阶跃信号作用下的响应曲线。按 的单位负反馈系统，设计好实验线路，从示波器上观察不同开环增益时系统的响应曲线，并分别记录 K 为 10、2、1 时的四条响应曲线，从响应曲线上求得 σP%、峰值时间 tp和调节时间 ts。2、观察三阶系统(单位负反馈)在阶跃信号作用下的系统响应曲线。 按=0.2s 、=0.1s 、=0.5s,设计实验线路，观察并记录 K 分别为 5、7．5、10_+三条响应曲线。四、实验要求 1．画出二阶系统的四条响应曲线，并标明时间轴坐标；2．实验前按二阶...