自动控制原理实验报告
自动控制原理的实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作和实验，加深对自动控制原理的理解，掌握控制系统分析和设计的基本方法，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
通过实训，使学生能够：1. 理解自动控制系统的基本组成和原理；2. 掌握典型控制系统的时域响应和频域响应分析方法；3. 学会使用实验设备进行控制系统实验，并能够分析实验结果；4. 培养团队协作和沟通能力。
二、实训仪器与设备1. 自动控制原理实验台；2. 信号发生器；3. 数据采集器；4. 计算机；5. 控制系统模拟软件。
三、实训内容1. 控制系统结构分析通过实验台搭建一个典型的控制系统，分析其结构，包括各个环节的功能和相互关系。
2. 时域响应实验对搭建的控制系统进行阶跃响应实验，记录并分析系统的输出波形，计算超调量、上升时间、调节时间等性能指标。
3. 频域响应实验对搭建的控制系统进行频率特性实验，记录并分析系统的幅频特性、相频特性，绘制Bode图。
4. 控制系统设计根据实验结果，对控制系统进行设计，包括PID参数整定、控制器设计等。
四、实验过程1. 搭建控制系统根据实验要求，搭建一个典型的控制系统，包括控制器、执行器、被控对象等环节。
2. 进行阶跃响应实验使用信号发生器产生阶跃信号，输入到控制系统中，记录输出波形，并计算超调量、上升时间、调节时间等性能指标。
3. 进行频率特性实验使用信号发生器产生不同频率的正弦信号，输入到控制系统中，记录输出波形，并绘制Bode图。
4. 控制系统设计根据实验结果，对控制系统进行设计，包括PID参数整定、控制器设计等。
五、实验结果与分析1. 阶跃响应实验通过阶跃响应实验，可以分析系统的稳定性和动态性能。
例如，超调量反映了系统的振荡程度，上升时间反映了系统的响应速度，调节时间反映了系统达到稳态所需的时间。
2. 频率特性实验通过频率特性实验，可以分析系统的频率响应特性。
例如，幅频特性反映了系统对不同频率信号的放大倍数，相频特性反映了系统对不同频率信号的相位延迟。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，掌握PID控制器的调节方法，并验证PID控制器的性能。
二、实验原理。
PID控制器是一种常见的控制器，它由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）三部分组成。
比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小；积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小；微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。
PID控制器通过这三个环节的协同作用，可以实现对被控对象的精确控制。
三、实验装置。
本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。
四、实验步骤。
1. 将PID控制器与被控对象连接好，并接通电源。
2. 调节PID控制器的参数，使其逐渐接近理想状态。
3. 对被控对象施加不同的输入信号，观察PID控制器对输出信号的调节情况。
4. 根据实验结果，对PID控制器的参数进行调整，以达到最佳控制效果。
五、实验结果与分析。
经过实验，我们发现当PID控制器的比例系数较大时，控制效果会更为迅速，但会引起超调；当积分系数较大时，可以有效消除稳态误差，但会引起响应速度变慢；当微分系数较大时，可以有效抑制超调，但会引起控制系统的抖动。
因此，在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数。
六、实验总结。
通过本次实验，我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法，加深了对自动控制原理的认识。
同时，我们也意识到在实际应用中，需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整，以实现最佳的控制效果。
七、实验心得。
本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼，更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。
只有通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握知识，提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。
八、参考文献。
[1] 《自动控制原理》，XXX，XXX出版社，2010年。
[2] 《PID控制器调节方法》，XXX，XXX期刊，2008年。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告实验目的，通过本次实验，掌握自动控制原理的基本概念和实验操作方法，加深对自动控制原理的理解和应用。
实验仪器与设备，本次实验所需仪器设备包括PID控制器、温度传感器、电磁阀、水槽、水泵等。
实验原理，PID控制器是一种广泛应用的自动控制设备，它通过对比设定值和实际值，根据比例、积分、微分三个控制参数对控制对象进行调节，以实现对控制对象的精确控制。
实验步骤：1. 将温度传感器插入水槽中，保证传感器与水温充分接触；2. 将水泵接通，使水槽内的水开始循环；3. 设置PID控制器的参数，包括比例系数、积分时间、微分时间等；4. 通过调节PID控制器的参数，使得水槽中的水温稳定在设定的目标温度；5. 观察记录PID控制器的输出信号和水温的变化情况；6. 分析实验结果，总结PID控制器的控制特性。
实验结果与分析：经过实验操作，我们成功地将水槽中的水温控制在了设定的目标温度范围内。
在调节PID控制器参数的过程中，我们发现比例系数的调节对控制效果有着明显的影响，适当增大比例系数可以缩小温度偏差，但过大的比例系数也会导致控制系统的超调现象；积分时间的调节可以消除静差，但过大的积分时间会导致控制系统的超调和振荡；微分时间的调节可以抑制控制系统的振荡，但过大的微分时间也会使控制系统的响应变慢。
结论：通过本次实验，我们深入理解了PID控制器的工作原理和调节方法，掌握了自动控制原理的基本概念和实验操作方法。
我们通过实验操作和数据分析，加深了对自动控制原理的理解和应用。
总结：自动控制原理是现代控制工程中的重要内容，PID控制器作为一种经典的控制方法，具有广泛的应用前景。
通过本次实验，我们不仅学习了自动控制原理的基本知识，还掌握了PID控制器的调节方法和控制特性。
这对我们今后的学习和工作都具有重要的意义。
自控原理实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 掌握典型环节的数学模型及其在控制系统中的应用。
3. 熟悉控制系统的时间响应和频率响应分析方法。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理自动控制原理是研究控制系统动态性能和稳定性的一门学科。
本实验主要涉及以下几个方面：1. 典型环节：比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节等。
2. 控制系统：开环控制系统和闭环控制系统。
3. 时间响应：阶跃响应、斜坡响应、正弦响应等。
4. 频率响应：幅频特性、相频特性等。
三、实验内容1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节- 积分环节- 比例积分环节- 比例微分环节- 比例积分微分环节2. 典型环节的频率响应- 幅频特性- 相频特性3. 二阶系统的阶跃响应- 上升时间- 调节时间- 超调量- 峰值时间4. 线性系统的稳态误差分析- 偶然误差- 稳态误差四、实验步骤1. 典型环节的阶跃响应- 搭建比例环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的实验电路。
- 使用示波器观察并记录各个环节的阶跃响应曲线。
- 分析并比较各个环节的阶跃响应曲线，得出结论。
2. 典型环节的频率响应- 搭建比例环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的实验电路。
- 使用频率响应分析仪测量各个环节的幅频特性和相频特性。
- 分析并比较各个环节的频率响应特性，得出结论。
3. 二阶系统的阶跃响应- 搭建二阶系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录二阶系统的阶跃响应曲线。
- 计算并分析二阶系统的上升时间、调节时间、超调量、峰值时间等性能指标。
4. 线性系统的稳态误差分析- 搭建线性系统的实验电路。
- 使用示波器观察并记录系统的稳态响应曲线。
- 计算并分析系统的稳态误差。
五、实验数据记录与分析1. 典型环节的阶跃响应- 比例环节：K=1，阶跃响应曲线如图1所示。
- 积分环节：K=1，阶跃响应曲线如图2所示。
自动控制原理实训报告
自动控制原理实训报告引言：自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它研究如何利用控制系统来实现对各种物理过程的自动化调节和控制。
本篇报告旨在总结和分析我在自动控制原理实训中所学到的知识和经验，并对实训过程中遇到的问题进行探讨和解决。
一、实训目的和背景自动控制原理实训的主要目的是通过实际操作和实验验证，加深对自动控制原理的理解和掌握。
通过实际操控控制系统，我们可以更好地理解控制系统的工作原理、参数调节和性能评估等方面的知识。
二、实训内容和步骤本次实训主要包括以下内容和步骤：1. 实验仪器和设备的介绍：我们首先了解了实验室中常用的控制系统实验仪器和设备，包括传感器、执行器、控制器等，并学习了它们的基本原理和使用方法。
2. 控制系统的建模与仿真：我们学习了如何将实际的物理过程建立数学模型，并利用仿真软件进行系统性能分析和优化设计。
3. PID控制器的调节：PID控制器是最常用的控制器之一，我们学习了PID控制器的原理和调节方法，并通过实验验证了不同参数对系统响应的影响。
4. 系统性能评估与优化：我们学习了如何评估控制系统的性能指标，如稳定性、快速性和抗干扰能力，并通过调节控制器参数来优化系统性能。
三、实训中遇到的问题及解决方法在实训过程中，我们遇到了一些问题，下面列举了其中的几个，并给出了解决方法：1. 问题一：系统响应不稳定。
解决方法：通过调节PID控制器的参数，如比例系数、积分时间和微分时间，来使系统响应稳定。
2. 问题二：系统响应过慢。
解决方法：增大比例系数和减小积分时间可以提高系统的响应速度。
3. 问题三：系统受到干扰时响应不稳定。
解决方法：通过增加微分时间和加入滤波器等方法，可以提高系统的抗干扰能力。
四、实训心得和体会通过这次自动控制原理实训，我深刻体会到了理论与实践的结合的重要性。
在实际操作中，我们不仅需要理解控制原理，还需要灵活运用所学知识解决实际问题。
此外，实训过程中的团队合作也是非常重要的，通过与同学们的合作，我们共同解决了许多实际问题，加深了对自动控制原理的理解。
自控原理课程实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握自动控制原理的基本概念和基本分析方法。
2. 熟悉自动控制系统的典型环节，包括比例环节、积分环节、比例积分环节、惯性环节、比例微分环节和比例积分微分环节。
3. 通过实验，验证自动控制理论在实践中的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理自动控制原理是研究自动控制系统动态和稳态性能的学科。
本实验主要围绕以下几个方面展开：1. 典型环节：通过搭建模拟电路，研究典型环节的阶跃响应、频率响应等特性。
2. 系统校正：通过在系统中加入校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真：利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
三、实验内容1. 典型环节实验（1）比例环节：搭建比例环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数对系统性能的影响。
（2）积分环节：搭建积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析积分时间常数对系统性能的影响。
（3）比例积分环节：搭建比例积分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和积分时间常数对系统性能的影响。
（4）惯性环节：搭建惯性环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析时间常数对系统性能的影响。
（5）比例微分环节：搭建比例微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数和微分时间常数对系统性能的影响。
（6）比例积分微分环节：搭建比例积分微分环节模拟电路，观察其阶跃响应，分析比例系数、积分时间常数和微分时间常数对系统性能的影响。
2. 系统校正实验（1）串联校正：在系统中加入串联校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
（2）反馈校正：在系统中加入反馈校正环节，改善系统的性能，使其满足设计要求。
3. 系统仿真实验（1）利用MATLAB等仿真软件，对自动控制系统进行建模和仿真，分析系统的动态和稳态性能。
（2）根据仿真结果，优化系统参数，提高系统性能。
四、实验步骤1. 搭建模拟电路：根据实验内容，搭建相应的模拟电路，并连接好测试设备。
自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告姓名：学号：班级：实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试一、 实验目的1. 了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2. 学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3. 学习阶跃响应的测试方法。
二、 实验内容1. 建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T 时的阶跃响应曲线，并测定其过渡过程时间Ts 。
2．建立二阶系统的电子模型，并记录在不同的阻尼比ζ时的阶跃响应曲线，并测定其超调量δ%及过渡过程时间Ts 。
三、 实验原理1.一阶系统系统传递函数为： 模拟运算电路如图1-1所示：图 1-1其中R1=R2，T=R2·C 其中电阻电容的具体取值见表1-12. 二阶系统系统传递函数为： 模拟运算电路如图1-2所示：图1-2其中R2·C1=1，R3·C2=1，R4/R3=ξ21各元器件具体取值如图1-2所示。
222()()()2n n nC s s R s S S ωζωωΦ==++()()()1C s Ks R s TS Φ==+四、实验数据1.一阶系统1）数据表格（取5%误差带，理论上Ts＝3T）表1-1T/s 0.25 0.5 1 R2(R1)/Ω250k 500k 1MC/μF 1 1 1Ts实测/s 0.74 1.46 2.99Ts理论/s 0.75 1.5 3 阶跃响应曲线图1-3 图1-4 图1-5 2）响应曲线图1-3 (T=0.25)图1-4 (T=0.5)图1-5 (T=1)2. 二阶系统 1)数据表格表1-2说明：（1）0﹤ζ﹤1，为欠阻尼二阶系统,超调量理论计算公式2/1%100%eπζζσ--=⨯(2)取5%误差带，当ζ值较小(0﹤ζ﹤0.7)采用近似公式 进行估算;当ζ值较大(ζ﹥0.7)采用近似公式 7.145.6-=ξsT 进行估算.2)响应曲线图1-6 (ζ=0.25)ζ0.25 0.5 0.7 1.0 /rad/s 1 1 1 1 R 4/M Ω 2.0 1.0 0.7 0.5 C2/μF 1.0 1.0 1.0 1.0 σ%实测 43.77 16.24 4.00 0.02 σ%理论 44.43 16.30 4.600 Ts 实测/s 13.55 5.47 3.03 4.72 Ts 理论/s 14 7 5 4.75 阶跃响应曲线图1-6图1-7图1-8图1-9ns T ξω5.3=图1-7 (ζ=0.5)图1-8 (ζ=0.7)图1-9 (ζ=1)五、 误差分析1. 对一阶系统阶跃响应实验当T=0.25 时， 1.3%%10075.074.0-75.0=⨯=误差。
自动控制原理实验报告,DOC
自动控制原理实验报告实验一、典型环节的时域响应一．实验目的1.熟悉并掌握TD-ACC+（TD-ACS）设备的使用方法及各典型环节模拟控制电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃曲线和实际阶跃响应曲线。
对比差异、分析原因。
3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
PC三．1.2.3.4.5.6.一12二PC机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。
三、原理简述所谓校正就是指在使系统特性发生变化接方式，可分为：串馈回路之内采用的校测点之后和放1．原系统的结构框图及性能指标对应的模拟电路图2．期望校正后系统的性能指标3校正前：校正后：校正前：校正后：12PC（一）实验原理1．频率特性当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率(ω由0变至∞)而变化的特性。
频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其它形式的周期函数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以用富氏级数展开为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。
因此，根据控制系统对正弦输入信号的响应，可推算出系统在任意周期信号或非周期信号作用下的运动情况。
2．线性系统的频率特性系统的正弦稳态响应具有和正弦输入信号的幅值比Φ（jω）和相位差∠Φ（jω）随角频率(ω由0变到∞)变化的特性。
而幅值比Φ（jω）和相位差∠Φ（jω）恰好是函数Φ（jω）的模和幅角。
所以只要把系统的传递函数Φ（s），令s=jω，即可得到Φ（jω）。
我们把Φ（jω）称为系统的频率特性或频率传递函数。
当ω由0到∞变化时，Φ（jω）随频率ω的变化特性成为幅频特性，∠Φ（jω）随频率ω的变化特性称为相频特性。
幅频特性和相频特性结合在一起时称为频率特性。
3．频率特性的表达式(1)(2)(3)幅值不易测量，可将其构成闭环负反馈稳定系统后，通过测量信号源、反馈信号、误差信号的关系，从而推导出对象的开环频率特性。
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自控实验报告目录实验一典型环节及其阶跃响应 (1)一、实验目的 (1)二、实验仪器 (1)三、实验原理 (1)四、实验内容 (1)五、实验步骤 (2)六、实验结果 (3)七、实验分析 (6)实验二二阶系统阶跃响应 (7)一、实验目的 (7)二、实验仪器 (7)三、实验原理 (7)四、实验内容 (8)五、实验步骤 (9)六、实验结果及分析 (9)实验三连续系统串联校正 (15)一、实验目的 (15)二、实验仪器 (15)三、实验内容 (15)四、实验步骤 (17)五、实验结果 (17)实验一 典型环节及其阶跃响应一、 实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1． EL-AT-III 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。
四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：1. 比例环节的模拟电路及其传递函数。
21()R G s R2. 惯性环节的模拟电路及其传递函数。
3. 积分环节的模拟电路及传递函数。
4. 微分环节的模拟电路及传递函数。
5. 比例+微分环节的模拟电路及传递函数。
五、实验步骤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.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
比例环节：3.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-1)。
电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
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一[一、典型环节及其阶跃响应] 。
()1KG s Ts =-+221(,)R K T R C R ==1()G s Ts =()T RC =()G s RCs =-()1KG s Ts =-+211(,)R K T R C R ==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6.观测计算机屏幕显示出的响应曲线及数据。
7.记录波形及数据（由实验报告确定）。
惯性环节：8.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-2)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
9.实验步骤同4～7积分环节：10.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-3)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容两端连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
11.实验步骤同4～7微分环节：12.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-4)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
13.实验步骤同4～7比例+微分环节:14.连接被测量典型环节的模拟电路(图1-6)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将积分电容连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
15.实验步骤同4～716. 测量系统的阶跃响应曲线，并记入上表。
六、实验结果记录比例环节、惯性环节、积分环节、微分环节、比例微分环节的响应曲线。
图 1-1 比例环节响应曲线曲线经过点（160，-1000）曲线过点（0，-1600）和（360，-5000）图 1-4 微分环节响应曲线图 1-5 比例+微分环节响应曲线七、实验分析计算惯性环节与积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。
惯性环节：由模拟电路得：212/2()110.21R R K G s Ts R Cs s =-=-=-+++ 由阶跃曲线得： 4.33'()(1),()2,1), 4.332()2(1),()(0.231)2()0.231bt t y t a e t y t b y t e Y s s s G s s --=-→∞→-=∴=--=-+=-+设当得a=-2代入点(0.16,-得则积分环节：由模拟电路得：11110()0.1G s Ts RCs s s====由阶跃曲线得：'5( 1.6)9.40.3609.4()G s s---=--∴=-由点(0,-1.6)和(0.36,-5)可得k=分析：从以上惯性环节和积分环节的电路计算传递函数与阶跃曲线计算的传递函数比较可知，实际与理论值比较接近。
但是在积分环节的阶跃曲线中可以看出，系统中含有绝对值小于1的比例环节。
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ζ和无阻尼自然频率ωn 对系统动态性能的影响。
定量分析 ζ 和ωn 与最大超调量Mp 和调节时间tS 之间的关系。
2．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
二、实验仪器1．EL-AT-III 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：控制系统模拟实验利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，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。
%100%max ⨯-=∞∞Y Y Yσ2.时域性能指标的测量方法：超调量σ %：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U1接A/D 、D/A 卡的DA1 输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
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一[典型环节及其阶跃响应] 。
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。
6) 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：T S ：利用软件的游标测量水平方向上从零到达稳态值所需的时间值。
四、实验内容典型二阶系统的闭环传递函数为：222()2n n ns s s ωϕξωω=++ 其中ζ和ωn 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：图 2-1 二阶系统模拟电路根据二阶系统的模拟电路图，画出二阶系统结构图并写出系统闭环传递函数。
把不同ζ和ωn 条件下测量的Mp 和ts 值列表，根据测量结果得出相应结论。
.画出系统响应曲线，再由ts 和Mp 计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。
五、实验步骤1.取w n =10rad/s, 即令R=100K ，C=1uf ；分别取ζ=0、0.25、0.5、1、2，即取R1=100K ，R2 分别等于0、50K 、100K 、200K 、400K 。
输入阶跃信号，测量不同的ζ时系统的阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量σ%和调节时间t s 的数值和响应动态曲线，并与理论值比较。
2.取ζ=0.5,w n =100rad/s, 即取R=100K ，改变电路中的电容C=0.1uf(注意：二个电容值同时改变)。
输入阶跃信号测量系统阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量σ%和调节时间t s 。
六、实验结果及分析1.画出二阶系统的模拟电路图，画出二阶系统结构图并写出系统闭环传递函数，图 2-2 二阶系统模拟电路图 2-3 二阶系统结构图系统闭环传递函数：222211/()(/)1/U T s U s K T s Tϕ==++ 与222()2n n n s s s ωϕξωω=++比较可得：2111,22nR KT RC R ωξ==== 改变比值21R R ，可以改变二阶系统的阻尼比；改变RC 值可以改变无阻尼自然频率n ω。
令R1=100K ，R2分别等于0、50K 、100K 、200K 、400K 。
可得： ζ=0、0.25、0.5、1、2。
令电阻R 取100K ，电容C 分别取1uf 和0.1uf,可得: n ω=10rad/s 、100rad/s 。
2.把不同ζ和n ω条件下测量的σ%和s t 值列表，根据测量结果得出相应结论。
超调量：%100%e πξσ-=调节时间：)s nt =的误差带30.9(5%)s nt ξξω<<≈当0时,的误差带表 2-1 由系统响应曲线得出的超调量与调节时间R1/k R2/k C/uf ζ w n (rad/s)t s /ms100 50 1 0.25 10 50.2% 1237 100 100 1 0.5 10 18.0% 675 100 200 1 1 10 0 478 100 400 1 2 10 0 1216 1001000.10.510018.0%62由表2-1可知：当ζ=0时系统为临界阻尼状态，等幅振荡； 当0<ζ<1时系统为欠阻尼状态；当ζ>0时系统处于过阻尼状态，超调量为0。
相同阻尼比的情况下，通过改变w n ，可以减小系统的响应时间并减少超调量。
表 1-2 理论值与真实值的比较0 10 - - 0.25 10 50.2% 1237 44.4% 1212 0.5 10 18.0% 675 16.3% 629 1 10 0 478 0 - 2 10 0 1216 0 - 由表2-2可知：真实值与与理论值接近，普遍要大一点。
且真实值与表1中的特性相同。
4. 画出系统响应曲线，再由σ%和s t 计算出传递函数，并与由模拟电路计算的传递函数相比较。
依次将图中得出的超调量σ%与调节时间s t 代入公式反解出ζ、w n 。
图 2-4 ζ=0，w n =10rad/s 的响应曲线图2-4中无法得出准确的超调量σ%与调节时间s t ，若令σ%=96%，s t =20s ，可得：0.013,11.545n ξω≈≈2133.3()0.3133.3s s s ϕ∴=++真实传递函数 02100()100s s ϕ=+而理论传递函数 可见真实的传递函数与理论差别不大，在误差允许范围之内。