冲激响应与阶跃响应实验报告
冲击响应与阶跃响应实验报告
冲击响应与阶跃响应实验报告实验目的：本实验旨在研究线性时不变系统的冲击响应和阶跃响应，深入理解系统对不同输入信号的动态响应特性。
实验仪器：
1.线性时不变系统
2.冲击信号发生器
3.阶跃信号发生器
4.示波器
5.计算机（可选）
实验步骤：
1.系统准备：
将线性时不变系统与示波器连接好，确保仪器工作正常。
2.冲击响应测量：
使用冲击信号发生器发送冲击信号到系统中，观察系统的冲击响应。
记录示波器上的波形，并测量响应的峰值、上升时间、下降时间等参数。
3.阶跃响应测量：
使用阶跃信号发生器发送阶跃信号到系统中，观察系统的阶跃响应。
记录示波器上的波形，并测量响应的超调量、峰值时间、上升时间等参数。
4.数据分析：
将冲击响应和阶跃响应的波形进行比较，分析系统对不同输入信
号的响应特性。
计算系统的频率响应，以了解系统在不同频率下的表现。
5.结论和讨论：
总结实验结果，讨论系统的动态特性，包括响应速度、稳定性等。
探讨可能的改进方案，提出对系统性能的优化建议。
注意事项：
1.实验过程中应小心操作实验仪器，确保安全。
2.确保所有仪器的连接正确，保证信号的传递和测量的准确性。
3.详细记录实验数据，并在实验报告中清晰呈现。
实验结果：附上实验中获取的波形图、测量数据和分析结果。
通过这次实验，我们深入了解了系统对不同输入信号的响应规律，为进一步优化系统性能提供了有价值的参考。
冲激响应与阶跃响应实验报告
实验2 冲激响应与阶跃响应一、实验目的1.观察和测量RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明实验如图1-1所示为RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图2-1（a ）为阶跃响应电路连接示意图；图2-1（b ）为冲激响应电路连接示意图。
图2-1 (b) 冲激响应电路连接示意图其响应有以下三种状态： （1） 当电阻R ＞2 LC时，称过阻尼状态； （2） 当电阻R = 2 LC时，称临界状态； （3） 当电阻R ＜2LC时，称欠阻尼状态。
现将阶跃响应的动态指标定义如下：上升时间t r ：y(t)从0到第一次达到稳态值y （∞）所需的时间。
峰值时间t p ：y(t)从0上升到y max 所需的时间。
调节时间t s ：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的5±%误差范围所需的时间。
最大超调量δ：100%y y )(y max δp ⨯∞∞-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛图2-1 (c) 冲激响应动态指标示意图冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导0.1μC2数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号。
而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
三、实验内容1.阶跃响应波形观察与参数测量设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500Hz。
实验电路连接图如图2-1（a）所示。
①连接P04与P914。
②调节信号源，使P04输出f=500Hz，占空比为50%的脉冲信号，幅度调节为1.5V；（注意：实验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）③示波器CH1接于TP906，调整W902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，并将实验数据填入表格2-1中。
表2-11.欠阻尼状态2.临界状态3，过阻尼状态注：描绘波形要使三种状态的X轴坐标（扫描时间）一致。
冲激响应实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除冲激响应实验报告篇一：冲激响应与阶跃响应实验报告实验2冲激响应与阶跃响应一、实验目的1.观察和测量RLc串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明实验如图1-1所示为RLc串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图2-1（a）为阶跃响应电路连接示意图；图2-1（b）为冲激响应电路连接示意图。
c20.1μ图2-1(a)阶跃响应电路连接示意图图2-1(b)冲激响应电路连接示意图其响应有以下三种状态：（1）当电阻R＞2（2）当电阻R=2（3）当电阻R＜2L时，称过阻尼状态；cL时，称临界状态；cL时，称欠阻尼状态。
cc20.1μ现将阶跃响应的动态指标定义如下：上升时间tr：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间tp：y(t)从0上升到ymax所需的时间。
波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
三、实验内容1.阶跃响应波形观察与参数测量设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500hz。
实验电路连接图如图2-1（a）所示。
①连接p04与p914。
②调节信号源，使p04输出f=500hz，占空比为50%的脉冲信号，幅度调节为1.5V；（注意：实验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）③示波器ch1接于Tp906，调整w902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，并将实验数据填入表格2-1中。
1.欠阻尼状态2.临界状态3，过阻尼状态注：描绘波形要使三种状态的x轴坐标（扫描时间）一致。
2.冲激响应的波形观察冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为2K。
实验电路如图2-1（b）所示。
①连接p04与p912；②将示波器的ch1接于Tp913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接p913与p914；④将示波器的ch2接于Tp906，调整w902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态；⑤观察Tp906端(:冲激响应实验报告)三种状态波形，并填于表2-2中。
实验一阶跃响应与冲激响应
实验一阶跃响应与冲激响应内容提要●学习建立RLC串联电路系统的时域模型；●采用MATLAB进行编程、系统仿真以及建立GUI来观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；●掌握有关信号时域的测量方法。
目录一、实验目的 (1)二、实验原理说明 (1)三、实验内容与步骤 (5)四、实验报告要求 (6)五、实验设备 (6)附录1： (8)附录2： (9)一、实验目的1. 学习建立RLC 串联电路系统的时域模型；2. 采用MATLAB 进行编程、系统仿真以及建立GUI 来观察和测量RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；3. 掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明实验硬件布局图如图1-1所示，可以看到中间的虚线将电路分成两部分，左侧为一微分电路，右侧为一二阶RLC 电路。
图1-1 实验布局图1. 左侧微分电路分析该电路在SB101端加入激励，在SB102端得到输出，电路模型如图1-2所示。
图1-2 图1-1左侧微分电路模型这样我们可以建立它的数学模型)()(1)(t e d R r C t r t =+⎰∞-ττ)(')()('t e CRt r t r =+ （1） 其中F C 122101047-⨯⨯=，Ω=310R 。
若系统为零状态，当输入为单位阶跃信号时 ，则t RCet r 1)(-=。
从响应的表达式可以看出一般RC 的乘积取得比较小，以达到近似的微分效果。
所以此电路在这里的功能主要是因为在实际物理系统中不能产生理想的单位冲激信号，因此利用此微分电路由单位阶跃信号近似获得尖顶脉冲信号来近似单位冲激信号。
经过计算可得0051277.21+=e RC，这样我们可以通过MATLAB 程序（附注2.1）来观察一下当输入为阶跃信号时系统的输出。
运行结果如下图1-3,其中带星号的线为输入信号，实线为响应信号，可见是由1迅速衰减为零的尖顶脉冲信号，且两种方法求得方法一致。
冲激响应与阶跃响应实验报告
冲激响应与阶跃响应实验报告【实验报告】一、实验目的1.了解冲激响应和阶跃响应的概念和特点。
2.利用实验手段验证冲激响应和阶跃响应的性质。
二、实验仪器和设备1.信号发生器2.示波器3.程控电源4.模拟电路实验台三、实验原理1.冲激响应：冲激响应是指当输入信号为冲激信号时，系统输出的响应。
冲激响应以单位冲激函数（单位面积、幅度为1的冲激信号）作为输入刺激。
2.阶跃响应：阶跃响应是指当输入信号为阶跃信号时，系统输出的响应。
阶跃响应以单位阶跃函数（单位跳跃量、幅度为1的阶跃信号）作为输入刺激。
实验中，我们会通过信号发生器输入冲激信号或阶跃信号给待测电路，然后利用示波器观察输出信号的波形，从而分析电路的冲激响应和阶跃响应特点。
四、实验步骤1.连接实验电路：将信号发生器的输出与待测电路的输入端相连，将待测电路的输出端与示波器的输入端相连，确保连接正确。
2.设置信号发生器：将信号发生器的模式调至脉冲调制，设置脉冲频率、幅度等参数，同时将信号发生器的输出信号类型选择冲激信号或阶跃信号。
3.设置示波器：将示波器的探头与待测电路的输出端连接，调整示波器的触发模式、水平和垂直刻度，确保输出波形清晰可见。
4.开始实验：依次将信号发生器选择为冲激信号和阶跃信号，并记录示波器上输出信号的波形。
五、实验结果与分析1.冲激响应实验：在示波器上观察到的冲激响应波形为单位冲激函数的形状，即在一个瞬间出现一个峰值，然后迅速衰减为0。
2.阶跃响应实验：在示波器上观察到的阶跃响应波形为单位阶跃函数的形状，即在输入信号发生突变瞬间，输出信号也会产生突变，通常会存在一个过渡过程。
根据输入信号的性质，冲激响应可以看作是对系统进行“激励”，从而观察系统的响应特性；而阶跃响应可以看作是对系统的边际条件进行“激励”，从而观察系统的边际响应特性。
六、实验总结通过本次实验，我深入了解了冲激响应和阶跃响应的特点和性质。
冲激响应是指当输入信号为冲激信号时，系统输出的响应；阶跃响应是指当输入信号为阶跃信号时，系统输出的响应。
阶跃响应与冲激响应实验报告
阶跃响应与冲激响应实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对阶跃信号和冲激信号的响应进行实验，了解系统对不同输入信号的响应特性，掌握系统的阶跃响应和冲激响应的测试方法及实验步骤。
二、实验原理。
1. 阶跃响应。
阶跃信号是一种特殊的输入信号，其数学表达式为：\[f(t)=\begin{cases}。
0, & t<0 \\。
1, & t\geq0。
\end{cases}\]在实际系统中，当系统受到阶跃信号的刺激时，系统的输出响应即为系统的阶跃响应。
2. 冲激响应。
冲激信号是另一种特殊的输入信号，其数学表达式为：\[f(t)=\delta(t)\]其中，\(\delta(t)\)为狄拉克函数，其在t=0时取无穷大，其余时刻均为0。
在实际系统中，当系统受到冲激信号的刺激时，系统的输出响应即为系统的冲激响应。
三、实验内容。
1. 阶跃响应实验。
（1）搭建系统，将阶跃信号作为输入信号输入系统中；（2）记录系统的输出响应，并绘制出系统的阶跃响应曲线；（3）分析并总结系统的阶跃响应特性。
2. 冲激响应实验。
（1）搭建系统，将冲激信号作为输入信号输入系统中；（2）记录系统的输出响应，并绘制出系统的冲激响应曲线；（3）分析并总结系统的冲激响应特性。
四、实验步骤。
1. 阶跃响应实验步骤。
（1）按照实验要求搭建系统，将阶跃信号作为输入信号输入系统中；（2）记录系统的输出响应，并绘制出系统的阶跃响应曲线；（3）分析系统的阶跃响应特性，包括超调量、调节时间等。
2. 冲激响应实验步骤。
（1）按照实验要求搭建系统，将冲激信号作为输入信号输入系统中；（2）记录系统的输出响应，并绘制出系统的冲激响应曲线；（3）分析系统的冲激响应特性，包括零状态响应、零输入响应等。
五、实验结果与分析。
1. 阶跃响应实验结果与分析。
经过实验测试，我们得到了系统的阶跃响应曲线，并对其特性进行了分析。
通过分析，我们发现系统的超调量较小，调节时间较短，表明系统的动态响应特性较好。
冲击响应和阶跃响应实验报告
冲击响应和阶跃响应实验报告冲击响应和阶跃响应是信号处理和控制系统中常用的两种响应模式，在测试和分析系统性能时具有重要意义。
以下是一个涵盖实验报告中必要内容的例子，可供参考。
1.实验简介冲击响应和阶跃响应实验是用于测试和分析控制系统的两种常见方法。
本实验旨在研究两种响应对于系统稳定性和响应速度等性能指标的影响，并掌握实际测试方法和数据处理技巧。
2.实验原理冲击响应和阶跃响应是两种由输入信号引起的系统响应模式。
冲击响应通常由短暂宽度的单个脉冲信号引发，可以分析系统的频率响应和幅度响应特性。
阶跃响应则是由持续波形的阶跃信号引发的，可以分析系统的稳态误差和响应速度特性。
3.实验装置本实验使用了示波器、信号发生器和控制系统模型等设备。
控制系统可以是机械、电子或者数学模型，实验中以PID电路模拟控制系统。
4.实验步骤（1）连接实验装置，按照电路图接线。
（2）设置信号发生器为单个脉冲波形，设置控制系统为PID模型，设定参数。
（3）将信号发生器的输出与控制系统输入连接，记录系统的冲击响应曲线。
（4）将信号发生器的输出设为阶跃信号，记录系统的阶跃响应曲线。
（5）根据曲线数据，计算系统的稳态误差、过冲量和响应时间等性能指标。
5.实验结果和分析通过本次实验，我们获得了系统的冲击响应曲线和阶跃响应曲线，并对曲线数据进行了处理和分析。
通过分析数据，我们可以得出以下结论：冲击响应曲线可以反映系统频率响应和幅度响应特性，适用于分析系统的高频性能和阻尼特性。
阶跃响应曲线可以反映系统的稳态误差和响应速度特性，适用于分析系统的动态响应性能。
根据系统性能指标的计算和分析，我们可以评估系统的运行状态和稳定性，并对控制参数做出调整，以达到更好的性能和响应速度。
6.实验总结本次实验让我们熟悉了两种响应模式的测试方法和分析技巧，对于掌握信号处理和控制系统设计具有指导意义。
同时，通过实验可得到的系统性能指标可以对系统的设计、调试和性能优化提供重要参考和依据。
阶跃响应与冲激响应
实验一阶跃响应与冲激响应一、实验目的1、 观察和测量 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；2、 掌握有关信号时域的测量分析方法。
、实验仪器1、信号源及频率计模块 S22、模块一 S53、数字万用表4、双踪示波器三、实验原理、：(t)作为激励，LTI 连续系统产生的零状态响应称为单位冲激响图2-1冲激响应示意图以单位阶跃信号u(t)作为激励，LTI 连续系统产生的零状态响应称为单位阶跃响应，简称阶跃响应，记为 g(t)。
阶跃响应示意图如图2-2 :图2-2阶跃响应示意图阶跃激励与阶跃响应的关系简单地表示为:以单位冲激信号应，简称冲激响应，记为h(t)。
冲激响应示意图如图2-1:和(t)u(t)图2-3(b)冲激响应电路连接示意图tg (t ) =〕o_hk )dj 所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代 替阶跃信号。
而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
四、实验内容1、阶跃响应实验波形观察与参数测量设激励信号为方波，频率为 500Hz 。
实验电路连接图如图 2-3 ( a )所示。
①调整激励信号源为方波(即从S2模块中的P2端口引出方波信号)；调节频率调节旋钮 ROL1,使频率计示数 f=500Hz 。
g (t )= H U (t )1或者u (t )- g (t )如图2-3所示为RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应实验电路图,其响应有以下三种状态: 1、当电阻 时，称过阻尼状态;2、当电阻3、当电阻 时，称临界状态;时，称欠阻尼状态。
5阶跃响应电路连接示意图图 2-3(a)ri4C3Tl ]l I a.： (4)Tn©PL2:L 讥I-L2lOmH冲激信号是阶跃信号的导数，即②连接S2模块的方波信号输出端P2至S5模块中的P12。
③示波器CH1接于TP14，调整W1使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，观察各种状态下的输出波形，用万用表测量与波形对应的P12和P13两点间的电阻值（测量时应断开电源），并将实验数据填入表格2-1中。
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最大超调量δ：δ p
y
max y
y(
)
100%
y(t) y max y(∞ )
y max
y(∞ ) 5%
tr
tp
ts
指标示意图
图 2-1(c) 冲激响应动态
冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性 时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为 了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期 方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电 路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
分后响应波形（等效为冲激激励信号）； ③连接 P913 与 P914； ④将示波器的 CH2 接于 TP906，调整 W902,
使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种 状态；
⑤观察 TP906 端三种状态波形，并填于表 2-2 中。
表 2-2
欠阻尼 临界状 过阻尼
状态态Biblioteka 状态激励波 形响应波 形
1.欠阻尼状态
其响应有以下三种状态：
（1） 当电阻 R＞2 时，称过阻尼状态； （2） 当电阻 R = 2 时，称临界状态； （3） 当电阻 R＜2 时，称欠阻尼状态。 现将阶跃响应的动态指标定义如下： 上升时间tr ：y(t)从 0 到第一次达到稳态值 y （∞）所需的时间。 峰值时间t p ：y(t)从 0 上升到 ymax 所需的时间。 调节时间 t s ：y(t)的振荡包络线进入到稳态值 的 5%误差范围所需的时间。
tr=
δ=
波形观 察
1.欠阻尼状态
2.临界状态
3，过阻尼状态
注：描绘波形要使三种状态的 X 轴坐标 （扫描时间）一致。
2.冲激响应的波形观察 冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而 得到。激励信号为方波，其幅度为 1.5V，频率 为 2K。 实验电路如图 2-1（b）所示。 ①连接 P04 与 P912； ②将示波器的 CH1 接于 TP913，观察经微
五、实验设备
1.双踪示波器 2.信号系统实验箱
1台 1台
的输出信号的参数时，需连接上负载
后调节）
③ 示波器 CH1 接于 TP906，调整 W902，
使电路分别工作于欠阻尼、临界和过
阻尼三种状态，并将实验数据填入表格
2-1 中。
表 2-1
状态 参数测量
欠阻尼状 态
临
界
状
态
过
阻尼 态
状
R<316.23 R=316.2 R>316.
参数测 tr=
3
23
量
ts=
三、实验内容
1.阶跃响应波形观察与参数测量
设激励信号为方波，其幅度为 1.5V，频率
为 500Hz。
实验电路连接图如图 2-1（a）所示。
① 连接 P04 与 P914。
②调节信号源，使 P04 输出 f=500Hz，占
空 比 为 50% 的 脉 冲 信 号 ， 幅 度 调 节 为
1.5V；（注意：实验中，在调整信号源
P914
P915
TP9
信 方号波 信源号
06
W90 10K
1L01m
C02.1
2 Ω
H
μ
1 1
1
图 2-1 (a) 阶跃响应电路连接示意图
产生冲
P912
TP9
TP9
激信号
13
06
信 方波 号 信号 源
C 1
R1
1W09K0
L1 10m
1K Ω2 H
Ω
C2 0.1 μ
图 2-1 (b) 冲激响应电路连接示意图
2.临界状态 3.过阻尼状态
表中的激励波形为在测量点 TP913 观测到 的波形（冲激激励信号）。
四、实验报告要求
1. 描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应 的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度 A、 周期 T、方波脉宽 T1 以及微分电路的τ值。
2.分析实验结果，说明电路参数变化对状 态的影响。
冲激响应与阶跃响应实验报告
实验 2 冲激响应与阶跃响应
一、实验目的
1.观察和测量 RLC 串联电路的阶跃响应 与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路 元件参数变化对响应状态的影响；
2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明
实验如图 1-1 所示为 RLC 串联电路的阶 跃响应与冲激响应的电路连接图，图 2-1（a） 为阶跃响应电路连接示意图；图 2-1（b）为冲 激响应电路连接示意图。