北京航空航天大學動控制原理實驗報告、二階系統的電子模擬與動態響應測試院系：宇航學院

探測制導與控制技術

班級：121514

學號：12151059

姓名：張立新、二階系統的電子模擬及時域響應的動態測試一、實驗目的了解一、二階系統階躍響應及其性能指標與系統參數之間的關系學習在電子模擬機上建立典型環節系統模型的方法。學習階躍響應的測試方法。二、實驗內容建立一階系統的電子模型,觀測并記錄在不同時間常數T時的躍響應曲線，并測定其過渡過程時間TS。建立二階系統的電子模型，觀測并記錄在不同阻尼比Z時的躍響應曲線，并測定其超調量o%及過渡過程時間TS。三、實驗原理1、一階系統模擬運算電路如圖1-1所示：RiUi°RiUi°——二圖1-1由圖IT得Ui（s）R2CS+1T5+1實驗當中始終取R=R，則K=1,T=RC,去不同的時間常數T212分別為0.25、0.5、1，記錄不同時間常數下階躍響應曲線，測量并記錄其過渡過程時間T,s2、二階系統①⑸3= ___.其傳遞函數為令en二令en二1弧度/秒，則系統結構如圖1-2所示：根據結構圖，建立的二階系統模擬線路如圖1-3所示：圖1—3取R2C1=1,R3C2=1,則手==二以及：=壬―Z取不同的值Z=0.25,Z=0.5,z=1,觀察并記錄階躍響應曲線,測量超調量o%,計算過渡過程時間Ts四、實驗參數設定1、一階系統取R2=R1分別為0.25k、0.5k、1k。C=1#F2、二階系統取R1=100k，R2=R3=1M，C2二C1=1時五、實驗步驟熟悉HHMNT型電子模擬機的使用方法，將各運算放大器接成比例器,通電調零。按照實驗說明書上的條件和要求,計算電阻和電容的取值,按照模擬線路圖搭接線路,不用的運算放大器接成比例器。將D/A1與系統輸入端U連接，將A/D1與系統輸出端U連接（此處iO連接必須謹慎，不可接錯）。線路接好后，經教師檢查后再通電。進入“MATLAB”，在命令行處鍵入“autolab〃進入實驗軟件系統。5．在系統菜單中選擇實驗項目，選擇“實驗一”，在窗口左側選擇“實驗模型”，其它步驟察看3.2節內容。6．觀測實驗結果，記錄實驗數據，繪制實驗結果圖形，填寫實驗數據表格，完成實驗報告。六、實驗圖形一階系統2、T=0.5

二階系統1、g=0.252、g=0.53、C=1七、實驗數據一階系統T/s0.250.51R2/Q250K500K1Mc/mf1pf1pfIpfTs實測/s0.731.623.22Ts理論/s0.751.53二階系統0.250.51.0R4/Q2M1M500KC2/pF1pf1pf1pfa%實測43.50%16.67%0.24%a%理論44.43%16.30%0Ts實測11.615.975.05Ts理論1474.75說明：1.0<Z<1，為欠阻尼二階系統。超調量理論計算公式b超調量理論計算公式b%=e一庇八1一匚2x100%,b%二 ^-srX100%實際計算公式 yss 。3.53.5Ts= =采用近似公式計算調節時間， 3”匚（此系統中①”=1rad/s）。Z=1時，為臨界阻尼二階系統。Ts二4.75二4.75調節時間°n （此系統中①”=1rad/s）,超調量b%二°。八、誤差分析實驗中的測量儀器的精度問題會帶來一定的誤差。電容電阻的實際值與理論值存在一定的差異，因此實際電路與理論電路也不完全一致。實驗的一些值的計算由經驗公式得出，不完全準確。九、實驗結論對一階系統，調節時間Ts隨時間常數的增加而增加，無超調量。說明：一階系統的快速性隨時間常數增大而降低；一階系統平穩性好，準確度較低。對二階系統，調節時間Ts先隨阻尼比Z的增大而減小，對5%公差帶,0.85后