《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書實驗二二階系統(tǒng)特征參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響一．實驗?zāi)康?．研究二階系統(tǒng)特征參量（ω,ξ）對系統(tǒng)性能的影響；n2．研究斜坡輸入作用下二階系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。3.掌握測試過渡過程的一種測試方法。二．實驗內(nèi)容1．觀測特征參量ξ對二階系統(tǒng)性能的影響圖2-1二階系統(tǒng)模擬電路(ω＝12.5)n典型二階系統(tǒng)模擬電路如圖2-1所示，二階振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：U(s)ω20=nU(s)S2+ξωS+ω2inn其固有頻率ω＝12.5n二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)ξ＝0.2，選取＝200K。二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)ξ＝0.4，選取＝100K。二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)ξ＝0.8，選取＝50K。（1）連接虛擬示波器：將實驗電路A2CH2信號與示波器通道CH1相連接（2）輸入階躍信號，通過虛擬示波器觀測不同特征參量ξ下輸出階躍響應(yīng)曲線,并記錄曲線的超調(diào)量σ%、峰值時間以及調(diào)節(jié)時間ts。2．觀測特征參量ωn對二階系統(tǒng)性能的影響二階系統(tǒng)模擬電路如圖2-2所示，其阻尼系數(shù)ξ＝0.4：第1頁共6頁《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書圖2-2二階系統(tǒng)模擬電路(ξ＝0.4)A．當(dāng)R5＝256K、R6=200K時，則該二階系統(tǒng)固有頻率ω＝6.25nB．當(dāng)R564K、R6=100K時，二階系統(tǒng)固有頻率ω＝12.5nC．當(dāng)R516K、R6=50K時，二階系統(tǒng)固有頻率ω＝25n輸入階躍信號，通過虛擬示波器觀測不同特征參量ω下輸出階躍響應(yīng)曲線,并記錄n曲線的超調(diào)量σ%、峰值時間tp以及調(diào)節(jié)時間ts。3．觀測斜坡輸入作用下二階系統(tǒng)的靜態(tài)誤差給定的二階系統(tǒng)模擬電路如圖2-3所示：圖2-3二階系統(tǒng)模擬電路（1）設(shè)置函數(shù)發(fā)生器：ABA3的“IN32”端子相連接；C周期性的產(chǎn)生斜波信號，調(diào)節(jié)“調(diào)幅”旋鈕可改變斜波信號的斜率。（2）搭建二階系統(tǒng)模擬電路：AA3OUT3A1IN12A1OUT1A2IN21A2OUT2A3IN33”相連接；B．按照圖1-3-3選擇撥動開關(guān)：圖中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=500K、R5＝64K、R6=500K、R7=10K、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF第2頁共6頁《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書將A3的、S6、S10A1的S4、S10，A2的、S14撥至開的位置；（3）連接虛擬示波器：方法同前。（4）輸入斜坡信號，通過虛擬示波器觀測響應(yīng)曲線A．調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的“調(diào)幅”旋鈕，使斜坡斜率恒定，分別改變R4R5、K形，觀測并記錄穩(wěn)態(tài)誤差結(jié)果。B．保持R4=500K、R564K、R6=500K阻值不變即保持開環(huán)增益K不變，調(diào)節(jié)“調(diào)幅”旋鈕，使斜波斜率由小增大，繪制不同斜率下輸出的波形，觀測并記錄穩(wěn)態(tài)誤差結(jié)果。四．實驗結(jié)果1．討論系統(tǒng)特征參量（ω，ξ）變化時對系統(tǒng)性能的影響。n2．根據(jù)電路圖中的參數(shù)計算下表中的理論值，并和實測值一起填入表2-1、表2-2中表2-1超調(diào)量峰值時調(diào)節(jié)時間二階系統(tǒng)特征參量值實測階躍響應(yīng)曲線σ%理實間tp理實理ts實論測論測論測值值值值值值ξ＝0.2ω＝nξ＝0.412.5ξ＝0.8第3頁共6頁《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書表2-2超調(diào)量峰值時調(diào)節(jié)時間二階系統(tǒng)特征參量值實測階躍響應(yīng)曲線σ%理實間tp理實理ts實論測論測論測值值值值值值ω＝n6.25ξ＝0.4ω＝n12.5ω＝n253．根據(jù)斜坡輸入作用下二階系統(tǒng)的靜態(tài)誤差實驗結(jié)果填寫下表2-3、表2-4中。表2-3開環(huán)增益K實測響應(yīng)曲線穩(wěn)態(tài)誤差斜坡斜率R（t）不第4頁共6頁《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書變結(jié)論：斜率一定時，若K增大，則穩(wěn)態(tài)誤差。表2-4斜坡斜率實測響應(yīng)曲線穩(wěn)態(tài)誤差開環(huán)增益K不變結(jié)論：開環(huán)增益一定時，若斜率減小，則穩(wěn)態(tài)誤差。第5頁共6頁《自動控制原理》獨立設(shè)課實驗指導(dǎo)書五、思考題1.輸入階躍信號的幅值應(yīng)如何考慮為最佳？2.為什么要同時觀察輸入階躍信號和系統(tǒng)輸出響應(yīng)信號？3.實驗線路中如何確保系統(tǒng)是負反饋？4.圖2-1中A1的輸出“OUT1”和“