东华大学自控实验——第二份实验报告
自动控制原理2 实验报告
中国石油大学（北京）实验报告实验课程：自动控制原理2实验名称：采样控制系统分析班级：学号: 姓名：实验台号：成绩：实验日期：年月日实验1采样控制系统一、实验目的考察连续时间系统的采样控制中，零阶保持器的作用与采样时间间隔Ts对系统稳定性的影响。
二、实验步骤1、典型单位负反馈连续时间系统的开环传递函数为G(s)=K/(s2+s),借助于Matlab 仿真,并分析并验证K对系统性能的影响。
步骤：Matlab相关命令：Gs=tf([1],[1 1 0]) ;pzmap(Gs);figure(1)rlocus(Gs);K值变化时的阶跃相应曲线for k=[0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25]num=[k];den=[1,1,0]Gs=tf(num,den);figure(1)margin(Gs);figure(2)t=0:0.001:500;step(Gs,t);grid;hold onend2、将上述连续系统离散化，成为带零阶保持器的采样系统。
借助于Matlab仿真，调整采样周期T 和增益K 的大小，观察T 和K 对系统稳定性和调节性能的影响。
调整系数，给出[1]p384-385习题7-24和7-26的答案。
实验步骤：（1） 确定有零阶保持器的开环系统脉冲传递函数G(z)。
))(1()1()(T T e z z z e K z G -----=Matlab 相关命令：for k=[0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25]num=[k*0.1,0];den=[1,-1.9,0.9];G1=tf(num,den);G=tf2zp(num,den);Gd=c2d(G,0.1,’zoh ’);G0=feedback(Gd,a);t=0:0.1:50;u=1;tsim(G0,u,t,0);gridfor k=[0,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25]G=tf([5],[1 1 0]);Gd=c2d(G,0.1,'zoh');G0=feedback(Gd,1);t=0:0.1:50;step(G0,t); gridxlabel('t');ylable('c(t)');title(‘ramp response ’)hold onend当T=0.1，0.5,1,2时分别重复上面的命令习题7-247-24(1)求出脉冲传递函数：程序代码：rlocus(G)G0=tf([1],[1 10 0 ]);G=c2d(G0,0.1,'zoh')G =0.003679 z + 0.002642----------------------z^2 - 1.368 z + 0.3679Sample time: 0.1 secondsDiscrete-time transfer function.（2）求闭环系统的z特征方程feedback(G,1)ans =0.003679 z + 0.002642----------------------z^2 - 1.364 z + 0.3705Sample time: 0.1 secondsDiscrete-time transfer function.（3）计算使系统稳定的K的最大值rlocus(G)（4）K=78（5）求闭环脉冲传递函数并绘出单位阶跃响应曲线程序代码：G0=tf([78],[1 10 0 ]);G=c2d(G0,0.1,'zoh')Gd= feedback(G,1);t=0:0.1:6;step(Gd,t)Gd =0.2869 z + 0.2061---------------------z^2 - 1.081 z + 0.574Sample time: 0.1 seconds Discrete-time transfer function. 阶跃响应曲线：(6)系统闭环极点以及超调量程序代码：G0=tf([120],[1 10 0 ]);G=c2d(G0,0.1,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:0.1:6;step(Gd,t)Transfer function:0.4415 z + 0.3171----------------------z^2 - 0.9264 z + 0.685 Sampling time: 0.1b = [0.4415 0.3171];a = [1 -0.9264 0.685]; [b,a] = eqtflength(b,a); [z,p,k] = tf2zp(b,a)z =-0.7182p =0.4632 + 0.6859i0.4632 - 0.6859i k =0.4415超调量为53.8%. (7) t=0:0.1:6;step(Gd,t)7-267-26.程序代码：G0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,0.2,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:0.2:20;step(Gd,t)hold onG0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,0.4,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:0.4:20;step(Gd,t)hold onG0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,0.6,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:0.6:25;step(Gd,t)hold onG0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,0.8,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:0.8:30;step(Gd,t)hold onG0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,1.0,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:1.0:30;step(Gd,t)hold onG0=tf([1],[1 1 0]);G=c2d(G0,1.2,'zoh');Gd=feedback(G,1);t=0:1.2:30;step(Gd,t)hold on实验图形记录：（1）T=0.2s%21%;8.38s T σ==（2）T=0.4s%26%;8.53s T σ==（3）T=0.6s%31%;11.4s T σ==（4）T=0.8ss（5）T=1.0s（6）%40%;15.3s T σ==（7）T=1.2ssT 从0.2s 到1.2s3、计算机控制系统如图5-7所示，采样周期T=0.1s ，试分析不同的PID 调节器及不同参数对系统性能的影响，并分析各种情况下PID 参数的选择方法。
自控实验第二次报告
实验二典型系统瞬态响应及性能的改善1.实验目的1.学习瞬态性能指标的测试技能。
2.掌握参数对系统瞬态指标的测试技能。
3.了解和观测校正装置对系统稳定性及瞬态特性的影响。
2.实验设备PC 机一台，TD -ACC +实验系统一套3.实验内容1.观测开环传递函数G s 0.5(0.51)Ks s +（）=的典型二阶系统，在不同参数（K=4,5,10）下的阶跃响应。
2.观测开环传递函数10G s 0.5(0.51)s s +（）=的典型二阶系统，加入校正装置后系统动态性能的改善，并测试性能指标。
4.实验原理1.典型二阶系统瞬态响应典型二阶系统的传递函数为2B 2G ()21nn s s s ϖξϖ=++，ξ和n ϖ是决定二阶系统动态性能的两个重要参数，这两个参数的变化会引起系统节约响应的超调量、调节时间等动态性能指标的变化，图2-1是典型二阶模拟系统原理方框图，系统中其他参数不变的情况下，系统放大倍数K 的改变决定了参数ξ和n ϖ的变化，从而对系统研究动态性能产生影响。
系统的开环传递函数为01()(1)K G s T s T s =+闭环传递函数为2012222010101/()()1()2n n n K T T C s Ks K R s T T s T s K s s s s T T T ϖξϖϖΦ====++++++无阻尼自然频率n ϖ阻尼比ξ可以看出T 0、T 1一定时，改变K 值就可以改变ξ。
当=1ξ时，系统为临界阻尼，1ξ<为欠阻尼，1ξ>为过阻尼，欠阻尼系统比临界阻尼系统更快地达到稳态值，过阻尼系统反应迟钝，所以一般系统大都设计成欠阻尼系统。
当0<ξ<1,即欠阻尼情况时，典型二阶系统的单位阶跃响应为衰减震荡()10) (t 0)n t d C t ξϖϖ-=+≥峰值时间：t p d πϖ==超调量：p %100%e σ-=⨯调节时间：4(=2)s nt ξϖ=∆时图2-2是图2-1的模拟电路图。
自动控制原理实验报告
《自动控制原理实验》实验报告班级：自动化0901姓名：***学号：*********东华大学信息学院实验一 MATLAB 中数学模型的表示MP2.1考虑两个多项式2()21p s s s =++ ，()1q s s =+使用 MATLAB 计算下列各式：程序： （a ）>> A=[1 2 1];B=[1 1]; >> C=conv(A,B)运行结果: C =1 3 3 1 (b)>> num=[1 1]; >> den=[1 2 1]; >> z=roots(num); >> p=roots(den); >> z,p运行结果: z =-1 p =-1 -1 (c)>> value=polyval(p,-1) 运行结果: value = 0程序：(a)>> num1=[1];num2=[1 2];den1=[1 1];den2=[1 3];[num,den]=series(num1,den1,num2,den2);[num,den]=cloop(num,den,-1);printsys(num,den)运行结果:num/den =s + 2----------------s^2 + 5 s + 5(b)step(num,den)运行结果:(a)>> num1=[1]; den1=[1 1];num2=[1]; den2=[1 0 2];[num3,den3]=series(num1,den1,num2,den2);num4=[4 2]; den4=[1 2 1];[num5,den5]=feedback(num3,den3,num4,den4,-1);num6=[1]; den6=[1 0 0];num7=[50]; den7=[1];[num8,den8]=feedback(num6,den6,num7,den7,1);[num9,den9]=series(num5,den5,num8,den8);num10=[1 0 2]; den10=[1 0 0 14];[num11,den11]=feedback(num9,den9,num10,den10,-1);num12=[4]; den12=[1];[num13,den13]=series(num11,den11,num12,den12)F=tf(num13,den13)运行结果:Transfer function:4 s^5 + 8 s^4 + 4 s^3 + 56 s^2 + 112 s + 56 ----------------------------------------------------------------------------------------------------s^10 + 3 s^9 - 45 s^8 - 129 s^7 - 198 s^6 - 976 s^5 - 2501 s^4 - 3558 s^3 - 4841 s^2 - 6996 s – 2798(b)[p,z]=pzmap(num13,den13); pzmap(num13,den13);grid on运行结果:p =7.0710-7.07101.2047 +2.0871i1.2047 -2.0871i0.2984 + 1.4750i0.2984 - 1.4750i-2.4108-1.5219 + 0.9395i-1.5219 - 0.9395i-0.5517>> zz =1.2051 +2.0872i1.2051 -2.0872i-2.4101-1.0000 + 0.0000i-1.0000 - 0.0000i(c)>> Z=roots(num13)Z =1.2051 +2.0872i1.2051 -2.0872i-2.4101-1.0000 + 0.0000i-1.0000 - 0.0000i>> P=roots(den13)P =7.0710-7.07101.2047 +2.0871i1.2047 -2.0871i0.2984 + 1.4750i0.2984 - 1.4750i-2.4108-1.5219 + 0.9395i-1.5219 - 0.9395i-0.5517绘制系统的单位阶跃响应，参数Z=3,6和12。
自控综合实验报告
一、实验目的1. 理解自动控制系统的基本原理，掌握控制系统设计的基本方法。
2. 学习使用Matlab/Simulink进行控制系统仿真，验证理论分析结果。
3. 掌握PID控制原理及其参数整定方法，实现系统的稳定控制。
4. 了解采样控制系统的特性，掌握采样控制系统的设计方法。
二、实验仪器与设备1. 计算机：一台2. Matlab/Simulink软件：一套3. 控制系统实验平台：一套（含传感器、执行器、控制器等）三、实验内容1. 连续控制系统设计（1）根据给定的系统传递函数，设计一个稳定的连续控制系统。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证理论分析结果。
（3）调整系统参数，观察系统性能的变化。
2. PID控制（1）根据给定的系统传递函数，设计一个PID控制器。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证PID控制器的效果。
（3）调整PID参数，观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统（1）根据给定的系统传递函数，设计一个采样控制系统。
（2）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证采样控制系统的效果。
（3）调整采样频率和控制器参数，观察系统性能的变化。
四、实验步骤1. 连续控制系统设计（1）建立系统传递函数模型。
（2）根据系统要求，选择合适的控制器类型（如PID控制器）。
（3）设计控制器参数，使系统满足稳定性、稳态误差和动态性能等要求。
（4）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证系统性能。
2. PID控制（1）根据系统传递函数，设计PID控制器。
（2）设置PID控制器参数，使系统满足性能要求。
（3）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证PID控制器的效果。
（4）调整PID参数，观察系统性能的变化。
3. 采样控制系统（1）建立系统传递函数模型。
（2）根据系统要求，设计采样控制系统。
（3）设置采样频率和控制器参数，使系统满足性能要求。
（4）使用Matlab/Simulink进行仿真，验证采样控制系统的效果。
自控实验报告实验总结
一、实验背景随着现代工业和科技的飞速发展，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
为了使学生更好地理解和掌握自动控制原理及其应用，我们进行了为期两周的自控实验。
本次实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 熟悉自动控制实验的基本原理和方法；2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法；3. 学会运用实验仪器进行实验操作和数据分析；4. 提高团队合作意识和解决问题的能力。
三、实验内容1. 典型环节及其阶跃响应实验本实验通过模拟电路，研究了典型环节（比例环节、积分环节、微分环节）的阶跃响应。
通过改变电路参数，分析了参数对系统性能的影响。
2. 二阶系统阶跃响应实验本实验研究了二阶系统的阶跃响应，通过改变系统的阻尼比和自然频率，分析了系统性能的变化。
3. 连续系统串联校正实验本实验研究了连续系统串联校正方法，通过调整校正装置的参数，使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验本实验利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序，熟悉PID参数对系统性能的影响，通过调节PID参数掌握PID控制原理。
四、实验结果与分析1. 典型环节及其阶跃响应实验通过实验，我们观察到不同环节的阶跃响应曲线。
在比例环节中，随着比例系数的增加，系统的超调量减小，但调整时间增加。
在积分环节中，随着积分时间常数增大，系统的稳态误差减小，但调整时间增加。
在微分环节中，随着微分时间常数增大，系统的超调量减小，但调整时间增加。
2. 二阶系统阶跃响应实验通过实验，我们分析了二阶系统的性能。
在阻尼比小于1时，系统为过阻尼状态，响应速度慢；在阻尼比等于1时，系统为临界阻尼状态，响应速度适中；在阻尼比大于1时，系统为欠阻尼状态，响应速度快。
3. 连续系统串联校正实验通过实验，我们掌握了串联校正方法。
通过调整校正装置的参数，可以使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验通过实验，我们学会了利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
自控原理II实验指导书
实验一、采样系统仿真一、实验目的1、认识采样系统与模拟系统的不同。
2、研究采样周期对采样系统性能的影响。
二、实验内容采样系统如图9-1和图9-2所示，观察采样周期为0.1秒时采样系统与原连续系统的阶跃响应的不同。
然后观察采样周期分别为0.01秒、0.1秒和0.5秒时，采样系统阶跃响应的变化，研究采样周期对采样系统的影响。
图9-1 采样系统图9-2 采样系统三、实验步骤1、通过MATLAB仿真，研究采样系统（采样周期为0.1秒）与连续系统的不同。
2、观察采样周期分别为0.01秒、0.1秒和0.5秒时采样系统阶跃响应，研究采样周期对采样系统的影响。
四、实验报告1、通过实验数据说明采样系统与连续系统的不同。
2、通过实验数据说明采样周期对采样系统性能的影响。
五、思考题1、采样系统中，采样周期是如何选取的？2、采样系统与连续系统的差别取决于什么因素？实验二、采样系统校正一、实验目的1．掌握用连续系统设计方法对采样系统进行设计。
2．掌握采样系统中采样周期的选择方法。
二、实验内容采样控制系统如图10-1所示，选择合理的采样周期，设计串联校正装置的参数k、a和b，使校正后系统满足的期望性能为：Mp≤5%，tp≤0.5秒。
图10-1 采样控制系统三、实验步骤1、从期望的性能指标，求出2阶系统的期望极点。
2、按照串联校正的设计方法，设计校正装置参数k、a和b。
3、在MA TLAB环境下，对校正后的系统性能进行仿真验证。
四、实验报告1、实验前进行理论设计，写出详细设计步骤。
2、记录实验有关数据及图表。
3、实验数据分析。
五、思考题1、将连续系统的设计方法用于采样系统设计，应注意那些问题？2、设计采样系统的校正网络，可采用那些方法？实验三、非线性控制系统分析一、实验目的1、认识非线性环节的输入输出特性。
2、研究非线性环节对线性系统的影响。
二、实验内容1、在输入端加入正弦信号，观察饱和、死区、纯滞后环节的输出信号，认识它们的输入输出特性，改变非线性环节的参数进行实验，认识这些参数的作用。
自控实验报告实验二
自控实验报告实验二一、实验目的本次自控实验的目的在于深入理解和掌握控制系统的性能指标以及相关参数对系统性能的影响。
通过实验操作和数据分析，提高我们对自控原理的实际应用能力，培养解决实际问题的思维和方法。
二、实验设备本次实验所使用的设备主要包括：计算机一台、自控实验箱一套、示波器一台、信号发生器一台以及相关的连接导线若干。
三、实验原理在本次实验中，我们主要研究的是典型的控制系统，如一阶系统和二阶系统。
一阶系统的传递函数通常表示为 G(s) ＝ K ／（Ts ＋ 1)，其中 K 为增益，T 为时间常数。
二阶系统的传递函数则可以表示为 G(s) ＝ωn² ／（s²＋2ζωn s ＋ωn²)，其中ωn 为无阻尼自然频率，ζ 为阻尼比。
通过改变系统的参数，如增益、时间常数、阻尼比等，观察系统的输出响应，从而分析系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标。
四、实验内容与步骤1、一阶系统的阶跃响应实验按照实验电路图连接好实验设备。
设置不同的时间常数 T 和增益 K，通过信号发生器输入阶跃信号。
使用示波器观察并记录系统的输出响应。
2、二阶系统的阶跃响应实验同样按照电路图连接好设备。
改变阻尼比ζ 和无阻尼自然频率ωn，输入阶跃信号。
用示波器记录输出响应。
五、实验数据记录与分析1、一阶系统当时间常数 T ＝ 1s，增益 K ＝ 1 时，系统的输出响应呈现出一定的上升时间和稳态误差。
随着时间的推移，输出逐渐稳定在一个固定值。
当 T 增大为 2s，K 不变时，上升时间明显变长，系统的响应速度变慢，但稳态误差基本不变。
2、二阶系统当阻尼比ζ ＝ 05，无阻尼自然频率ωn ＝ 1rad/s 时，系统的输出响应呈现出较为平稳的过渡过程，没有明显的超调。
当ζ 减小为 02，ωn 不变时，系统出现了较大的超调，调整时间也相应变长。
通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：对于一阶系统，时间常数 T 越大，系统的响应速度越慢；增益 K 主要影响系统的稳态误差。
自控实验报告
自控实验报告自控实验报告引言：自控是指个体能够自主地控制和管理自己的行为、情绪和思维，以达到预期的目标。
自控能力对于个人的成长和成功至关重要，因此，本实验旨在探究自控能力的培养方法及其对个体的影响。
实验设计：本实验采用了随机分组设计，将参与者分为实验组和对照组。
实验组接受了自控训练，而对照组则没有接受任何干预。
实验组的训练内容包括目标设定、时间管理、情绪调控和自我激励等方面的技巧。
实验过程：实验组的参与者在训练期间每天进行自控训练，包括设定每日目标、制定时间表、记录情绪变化和给予自我奖励等。
对照组的参与者则按照平时的生活方式进行。
实验总共持续了四个星期。
实验结果：通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：1. 自控训练能够显著提升参与者的自控能力。
实验组的参与者在自控能力测试中表现出更好的成绩，包括更好的情绪调控能力、更高的目标达成率和更好的时间管理能力。
2. 自控训练对于参与者的生活质量有积极影响。
实验组的参与者在训练结束后，报告了更高的满意度和幸福感。
他们更能够控制自己的情绪，更有条理地安排时间，并且更能够实现自己的目标。
3. 自控训练对于个体的长期发展具有重要意义。
通过训练，参与者学会了如何制定目标、克服困难和保持自我激励。
这些技能对于个人的学习、工作和人际关系都具有重要意义。
讨论：本实验结果表明，自控训练对于个体的自控能力和生活质量具有显著影响。
然而，我们也要注意到，自控能力的培养是一个长期的过程，需要持续的努力和实践。
在实际应用中，我们可以结合自控训练和其他方法，如心理咨询和行为疗法，来提升个体的自控能力。
结论：自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，提高生活质量。
在现代社会，自控能力对于个人的成功和幸福至关重要。
因此，我们应该重视自控能力的培养，并积极采取措施来提升自己的自控能力。
总结：通过本实验的设计和实施，我们深入了解了自控能力的培养方法及其对个体的影响。
自控训练是一种有效的方法，可以帮助个体提升自己的自控能力，并提高生活质量。
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《自动控制原理实验》
实验报告（二）
一、Simulink仿真
二、自控原理模拟实验
（线性系统的时域分析）
姓名：刘克勤
学号：110901112
班级：自动化1104班
指导老师：石洪瑞
东华大学信息学院
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MP5.6为了保持飞机的航向和飞行高度，人们设计了如图MP5.6所示的飞机自动驾驶仪。
(a) 假设框图中的控制器是固定增益的比例控制器()2c G s = ，输入为斜坡信
号
(),0.5/d
t at a s θ== ，利用matlab 计算并以曲线显示系统的斜坡响应，求出10s 后的航向角误差。
(b) 为了减小稳态跟踪误差，可以采用较复杂的比例积分控制器(PI)，即
()211
2c K G s K s s
=+
=+ 试重复(a)中的仿真计算，并比较这两种情况下的稳态跟踪误差。
图MP5.6 飞机自动驾驶仪框图
(a) 解：Simulink 仿真原理图 ：
运行结果如下：
12345678910
(b)解：Simulink 仿真原理图 ：
运行结果如下：
MP5.7 导弹自动驾驶仪速度控制回路的框图如图MP5.7所示，请用MATLAB/Simulink 求系统的单位阶跃响应，并求出峰值Pt
M 、超调量..%P O ，
峰值时间P T 、调整时间S T 。
.
图MP5.7 导弹自动驾驶仪速度控制回路
解：Simulink仿真原理图：
仿真结果：
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91
峰值时间：Tp=0.1062；峰值：Mp=1.294；超调量：P.O.=(1.294-1)/1=0.294=29.4% 。
00.51 1.52 2.53 3.54 4.55
系统稳态值为1，根据2%的误差准则，系统稳定到0.98时的调整时间约为：Ts=2.539。
0102030405060
MP5.8 设计如下系统的Simulink 仿真图，求系统的阶跃响应曲线及超调量、调整时间。
图MP5.8 非单位反馈控制系统
解：Simulink 仿真原理图：
运行结果：
由系统稳态值为0.5，根据2%的误差准则，系统稳定到0.51的时间即为调整时间Ts=39.05。
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
得峰值Mp=0.9785，超调量P.O.=(0.9785-0.5) /0.5=0.957=95.7% 。
MP5.9 使用Simulink 求系统的斜坡输入响应曲线，2
1
()
R s s
，并求稳态误
差。
图MP5.9 单位反馈控制系统
Simulink 仿真原理图：
斜坡输入响应曲线如下：
00.51 1.52 2.53 3.54 4.55
-0.2
00.20.40.60.811.2
1.4
稳态误差： >> s=0
Kv=10/(s^2+20*s+75) Ess=1/Kv s =
Kv =
0.1333
Ess =
7.5000
得系统误差为7.5。
线性系统的时域分析
一、典型系统的时域响应和稳定性分析
1.实验目的
(1)研究二阶系统的特征参数（n ως，）对过渡过程的影响。
(2)研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线和系统的稳定性。
(3)熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。
2.实验原理及内容
(1)典型的二阶系统性能分析
●
结构框图
●
模拟电路图
●
系统的开环传递函数
To K K S T S To
K S T ToS K s G /;
)
1(/)1()(11111=+=+=
开环增益
● 实验内容
先算出临界阻尼，欠阻尼，过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。
图1.14中的：
40
1025;101052)(;
/200;2.0;1122
2211R
R T K K
s s K
s s s W R K s T s To n n n n n ====
++=++====ωςωωςωω其中：闭环传递函数为： (2)典型的三阶系统性能分析
● 结构框图
●
模拟电路图
●
系统的开环传递函数
2020120)()(1/500;)15.0)(11.0(/500)()(23=+++⇒=+=++=
K s s s s H s G R
K S S S R
s H s G 系统统特征方程开环传递函数：实验内容
实验前由Routh 判据得Routh 阵列为：
20020)3/5(20122010
1
2
3
K
s K s K s s +-
为保证系统稳定，第一列各值应为正数：⎪⎩⎪⎨⎧>>+-0
200
2035
K K
得：系统统不稳
系统统临界稳系统统稳Ω
<⇒>Ω=⇒=Ω
>⇒<<K R K K R K K R K 7.4112
7.4112
7.41120 3.实验步骤
(1)将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”短接。
由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。
将开关分别设在“方波”挡和“500ms~12s ”挡，调节调幅和调频电位器，使得”OUT “端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。
(2)典型二阶系统瞬态性能指标的测试
● 按模拟电路图1.14接线，将方波信号接至输入端，取R=30K.
● 用示波器观察系统的响应曲线C(t)，测量并记录超调量，峰值时间和调整时间。
●
分别按R=20K,40K,100K,改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性能指标及系统的稳定性。
并将测量值和计算值进行比较。
将实验结果填入下表内。
(3)典型三阶系统的性能
● 按图1.16接线，将方波信号接至输入端，取R=30K 。
● 观察系统的响应曲线，并记录波形。
●
减小开环增益（R=41.7K;100K ），观察响应曲线，并将实验结果填如下表内。
4.实验现象及数据 二阶系统记录表
R=20K,
R=30K,
R=40K,
三阶系统的各个响应图如下：R=30K,
R=100K,
实验总结分析：
二阶系统分析：
典型二阶系统中，随着开环增益的变大，系统的超调量变大，峰值时间变短。
理论上，调整时间近乎不变，但实验中，受环境，器件及参数取值的误差，调整时间较为不稳定。
系统的系统的快速性得到提高，动态特性总体较好，但系统的稳定下有所下降。
三阶系统分析：
典型三阶系统中，随着开环增益的减小，系统的稳定逐渐上升，但系统的调整时间Ts和峰值时间Tp变长，动态特性有所下降。
本实验中，可见三阶系统的敏感性比二阶系统稍强。