實驗二典型二階系統的時域響應與性能分析一、實驗目的1、研究二階系統的特征參量（ζ,ωn）對過渡過程的影響。2、研究二階對象的三種阻尼比下的響應曲線及系統的穩定性。二、實驗設備PC機一臺，TD-ACS教學實驗系統一套。三、實驗原理典型二階系統開環傳遞函數為：；其中，開環放大系數。系統方塊圖與模擬電路如圖2-1與圖2-2所示。圖2-1典型二階系統方塊圖圖2-2模擬電路圖先算出臨界阻尼、欠阻尼、過阻尼時電電阻R的理論值，再將理論值應用于模擬電路中，觀察二階系統的動態性能及穩定性。設，系統閉環傳遞函數為：其中，自然振蕩頻率：阻尼比：典型二階系統的瞬態性能指標：超調量：峰值時間：峰值時間的輸出值：調節時間：1）欠阻尼，2）臨界阻尼，3）過阻尼，，與為二階系統兩個互異的負實根，，過阻尼系統可由距離虛軸較近的極點的一階系統來近似表示。四、實驗內容與要求1、實驗前預先計算出典型二階系統性能指標的理論值并填入實驗對照表2-1中。2、按模擬電路圖接線，將信號源單元的“ST”端插針與“S”端插針用“短路塊”短接，使每個運放單元均設置鎖零場效應管，此時運放具有鎖零功能。將開關設在“方波”檔，分別調節調幅和調頻電位器，使得“OUT”端輸出為幅值為1V、周期為10s左右的方波，將1V的方波信號接至輸入端。若10s周期的方波不能顯示完整的波形變化，可適當調整周期。表2-1實驗對照表參數項目R(KΩ)KωnζC(tp)C(∞)δ(%)tp(s)ts(s)系統穩定性理論值測量值理論值測量值理論值測量值0<ζ<1欠阻尼1020100．251.43v1.0v43360ms880ms5044.471.121.010968.0ms1.400s802.53.541.041.041.280s1.704s10021.011.011.736sζ=1臨界阻尼1601.251.02.336sζ>1過阻尼20011.02.9283、分別取R=10K，50K，80K，100K，160K，200K改變系統開環增益，觀察記錄典型二階系統在欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系情況下的階躍響應曲線C(t)，測量記錄超調量δ%、峰值時間tp和調節時間ts，判斷系統的穩定性。將實驗結果填入實驗對照表2-1中，將測量值和計算出的理論值進行對比分析。4、若令ζ=0，修改模擬電路，觀察記錄階躍響應曲線。五、思考題1、分析二階系統的特征參量（ζ,ωn）對系統動態性能的影響。2、時間常數T改變，超調量δ%，調節時間ts如何變化？實驗三線性系統的穩定性分析一、實驗目的1、熟悉Routh判據，用Routh判據對三階系統進行穩定性分析。2、研究線性系統的開環比例系數K對穩定性的影響。二、實驗設備PC機一臺，TD-ACS教學實驗系統一套。三、實驗內容典型三階系統方塊圖如圖3-1所示，圖3-1典型三階系統方塊圖系統的開環傳遞函數為：（其中）圖3-2模擬電路圖利用Routh判據，判別開環比例系數K的選取對系統穩定性有何影響，并選取3組不同K值觀測分析三階系統穩定性。四、實驗要求1、利用Routh判據判別系統穩定性，分析開環比例系數K對系統穩定性有何影響。2、按模擬電路圖接線，將幅值為1V、周期為10s的方波信號接至輸入端。3、選取3組R分別為30K，41.7K，100K，觀察記錄響應曲線，并將實驗結果填入實驗記錄表中，分析實驗結果。表3-1實驗記錄表R（KΩ）開環增益K穩定性301.9341.7100五、思考題1、