二阶系统阶跃响应实验心得体会

发布时间:2019-07-09


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二阶系统阶跃响应实验心得体会


篇一:二阶系统阶跃响应实验报告 实验一二阶系统阶跃响应 一、实验目的
1)研究二阶系统的两个重要参数:阻尼比ξ和无阻尼自振角频率ωn对系统动态性能的影响。 2)学会根据模拟电路,确定系统传递函数。 二、实验内容
二阶系统模拟电路图如图2-1所示。
系统特征方程为ts+kts+1=0,其中t=Rck=R0/R1。根据二阶系统的标准形式可知,ξ=k/2,通过调整k可使ξ获得期望值。 三、预习要求
1)分别计算出t=0.5,ξ=0.250.50.75时,系统阶跃响应的超调量σp和过渡过程时 ts


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( 22 12 pets 3t

代入公式得:
t=0.5,ξ=0.25,σp=44.43%ts=6st=0.5,ξ=0.5σp=16.3%ts=3st=0.5,ξ=0.75,σp=2.84%ts=2s 2)分别计算出ξ=0.25t=0.2,0.51.0时,系统阶跃响应的超调量σp和过渡 过程时间ts
ξ=0.25t=0.2σp=44.43%ts=2.4sξ=0.25t=0.5σp=44.43%ts=6sξ=0.25t=1.0σp=44.43%ts=12s 四、实验步骤
1)通过改变k,使ξ获得00.250.50.751.0 等值,在输入端加同样幅值的阶跃
信号,观察过渡过程曲线,记下超调量σp和过渡过程时间ts,将实验值和理论值进行比较。
2当ξ=0.25时,t=0.2秒,0.5秒,1.0t=Rc,

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改变两个c,分别测出超调量
σp和过渡过程ts,比较三条阶跃响应曲线的异同。 五、实验数据记录与处理:阶跃响应曲线图见后面附图。原始数据记录:
2)ξ=0.25,改变c的大小改变t值理论值与实际值比较:1t=0.5 对误差比较大,比如t=0.5,ξ=0.75时,超调量的相对误差为30%左右。造成误差的原因主要有以下几个方面: 1由于R0是认为调整的阻值,存在测量和调整误差,且不能精确地保证ξ的大小等于 要求的数值;
2)在预习计算中我们使用了简化的公式,例如过渡时间大约为3~4t/ξ,这并不是一个
精确的数值,且为了计算方便取3t/ξ作统一计算; 3)实际采样点的个数也可能造成一定误差,如果采样点过少,误差相对会大。 六、实验总结
通过本次实验,我们从图形上直观的二阶系统的两个参数对系统动态性能的影响,巩固了理论知识。其次我们了解了一个简单的系统是如何用电路方式实现的,如何根据一个 模拟电路确定系统的传递函数。附图: 1t=0.5时:ξ=0

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ξ=0.25 ξ =0.5 ξ=0.75 ξ
=1.0 2)ξ=0.25t=0.2s
t=0.5s 篇二:二阶系统阶跃响应实验报告 实验二、二阶系统阶跃响应 一、实验目的
1.研究二阶系统的特征参数,阻尼比和无阻尼自然频n对系统动态性能的影响。定量分析和n与最大超调量mp和调节时间ts之间的关系。2.进一步学习实验系统的使用方法
3.学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。 二、实验设备
1.el-at-ii型自动控制系统实验箱一台2.计算机一台 三、实验原理
1.模拟实验的基本原理:
控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节,即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种

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典型环节,然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来,便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端,并利用计算机等测量仪器,测量系统的输出,便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数,还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。2.域性能指标的测量方法:超调量ó%
1)启动计算机,在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。2检查usb线是否连接好,在实验项目下拉框中选中任实验,点击按钮,出
现参数设置对话框设置好参数按确定按钮,此时如无警告对话框出现表示通信
正常,如出现警告表示通信不正常,找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入u1a/dd/a卡的da1
出,电路的输出u2a/dd/a卡的ad1输入,将两个积分电容连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 4在实验项目的下拉列表中选择实验二[二阶系统阶跃响应]5鼠标单击
按钮,弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置 对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果


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6利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值,代入下式 算出超调量: ymax-y
ó%=——————×100% y tptp
利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值,便可得到tptp 四、实验内容
典型二阶系统的闭环传递函数为 2n s1 22 s2nsn 其中和n对系统的动态品质有决定的影响。
构成图2-1典型二阶系统的模拟电路,并测量其阶跃响应:
2-1二阶系统模拟电路图 电路的结构图如图2-2 2-2二阶系统结构图 系统闭环传递函数为


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