二二阶系统阶跃响应

实验二 二阶系统阶跃响应特性

一.实验目的

1.学习二阶系统阶跃响应特性测试方法。 2.了解系统参数对阶跃响应特性的影响。

二.实验设备和仪器

1.KJ82-3型自动控制系统模拟机一台 2.Tektronix TDS 1002数字存储示波器一台 3.万用表一块

三.实验线路

C11Usr100KA1100KC21A250KA4100K50K50K1MA3Usc100K50K

四.方框图

Usr+1T1S1T2SK4UscK3

Usr+1T1SK3T2SK3K4Usc

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《自动控制原理》 实验二 二阶系统阶跃响应特性

G(S)K3K3Usc(S)Usr(S)T1S(T2SK3K4)K3T1T22SK4T1S1K3

122TS2TS1式中：TT1T21 时间常数； n为无阻尼自然频率

TK3K4T1K42T2T1K3 T2T例：若T1T2T0 则T0

K3当 C1C21F T001， .秒，K310，T00316.n316.，f5Hz。

当 C1C21F T001.秒，K31，T01.， n10，f1.6Hz。

K42T1K3T22K3 （K41，T1T2）

当 K310时，1.58；

而 K31时，则0.52

根据T及的值则依下述公式可求其它参量。

1无阻尼自然角频率：n

T1无阻尼自然频率： f

2T阻尼自然频率： dn12 衰减系数： n

超调量： MPe1100%

峰值时间： tP

d3调整时间： tS

2阻尼振荡周期： tT

2d

五.实验步骤

1.将各运放接成比例状态（反馈电阻调到最大），仔细调零，（用万用表直流毫伏档或示波器直流电平档）。

2.调整好方波信号源，频率调到1HZ以下。

3.断开电源按图接线，经检查无误后再闭合电源，按以下步骤进行实验记录：

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《自动控制原理》 实验二 二阶系统阶跃响应特性

（1）令C1=C2=1，K4=1，K3=10，根据理论计算，认真填写表2.1中各项数据。保持输入方波幅值不变，依表2.1所列的变化值逐次改变，根据实验观测，认真绘制表2.1中输出波形，特别注意MP，tP，tS的变化，并与理论值比较。

表2.1

  n(S) 1 f计算 输 0 出 波 形 (Hz)(S1) d (S1) 计算 输 0.13 出 波 形 计算 输 0.33 出 波 形 计算 输 0.44 出 波 形 计算 输 0.63 出 波 形 Usc (v) MP(%) tP(ms) tS(ms) 3

《自动控制原理》 实验二 二阶系统阶跃响应特性

（2）令C1=C2=1，K4=1，K3=10，=0.33，输入信号改为阶跃开关，记录USC(t)的瞬态响应曲线并与理论曲线比较。

Usc(t)t(ms)

六.实验分析及思考

1.结合实验数据进一步从物理意义上分析改变系统参数对MP，tS等系统瞬态响参数的影响。

2.为满足一般控制系统瞬态响应特性的性能指标，各参量一般取值范围。

3.通过实验总结出观测一个实验二阶系统阶跃响应的方法。

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《自动控制原理》 实验二 二阶系统阶跃响应特性

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