自动控制原理实验二 典型系统的瞬态响应
实验二 典型系统的瞬态响应
1．实验目的
进一步熟悉自动控制实验教学系统软件包的使用方法，为后续实验打好基础。
学习瞬态性能指标的测试技巧，了解参数对系统瞬态性能及稳定性的影响，认识典型系统阶跃响应曲线特点，及其环节参数与瞬态性能指标关系。
2．实验装置
（1）计算机。
（2）自动控制实验教学系统软件包。
3．实验方法与步骤
（1）进入Window 后，通过双击桌面上的MATLAB 图标即可启动该程序，这时将出现如下图所示的界面。
在该界面下的“>>”标志为MATLAB 的命令提示符，用户可以在该提示符后输入MATLAB 命令，进入MATLAB 后，键入“zksy ”（注意：用小写字母），按照实验三的方法找到本实验内容，即：点击实验四 典型系统的瞬态响应和稳定性分析和下一级相应的子菜单，就会出现本次实验的内容窗口。
（2）下面以二阶系统的瞬态响应为例说明如何进行下面的实验。
点击二阶系统的瞬态响应菜单将会出现如下的窗口：
这就是我们典型系统的瞬态响应（二阶系统）的模型窗口，即排题图。
其中输入信号为阶跃响应输入模块（可以改变大小），示波器观察输出结果（可以改变设置），中间为仿真对象的模型（也可以改变）。
（3）进行典型二阶系统瞬态性能指标的测试，首先设置仿真对象的模型，根据前面的实验原理，设置相应的K 和T ，确定阻尼系数ζ和振荡频率n ω，分别作出系统欠阻尼、临界阻尼、过阻尼的情况。
（4）建立起来系统结构之后，当所有参数设置完成（输入信号大小、示波器的量程、模型参数等）以后，打开Simnulation （仿真分析）菜单，可得到如下图所示菜单结构。
在进行仿真过程之前，选择Simulation|Parameters选项来设置仿真控制的参数（一定要合理设置否则影响结果），参见附录设置好有关仿真控制参数，则可以选择Simulation|Start选项启动仿真过程，记录仿真结果。
（5）同样按照上述步骤完成三阶系统的性能测试，要求自己设置好K1、K2、T1、T2各参数，确定不同的系统增益K，观察系统的响应曲线，确定系统的稳定性。
4．实验结果记录要求
每一环节要求按表格记录好输入大小，输出大小，传递函数，响应曲线，每一环节最少要求三组数据，对于二阶系统要求记录阻尼系数ξ>1(过阻尼)、ξ=1（临界阻尼）、0<ξ<1（欠阻尼）、ξ=0（等幅振荡）等情况的数据，特别对0<ξ<1要记录几组进行比较。
根据记
录曲线计算控制系统性能指标如上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量δ%、调节时间ts、
和衰减比n等，对于三阶系统要求先设置好T1、T2参数，再用劳斯判据求出系统稳定、临界稳定、不稳定的开环增益及范围，然后根据结果设置不同的增益K，观察系统的响应曲线，确定系统的稳定性，实验数据记录如下表格，并与理论结果进行对照，分析产主误差的主要原因。
（1）二阶系统
图一ξ=14.142>1 过阻尼K=0.05，T=0.025
图二ξ=20>1 过阻尼K=0.025，T=0.025
图三ξ=1 临界阻尼K=1，T=0.25
图四0<ξ=0.707<1 欠阻尼K=2 ，T=0.25
图五0<ξ=0.577<1 欠阻尼K=3 ，T=0.25
图六0<ξ=0.500<1 欠阻尼K=4 ，T=0.25
三阶系统
图一：T1=0.1，T2=0.51，K1=2，K2=1，K=2
图二：T1=0.1，T2=0.51，K1=3，K2=3，K=2
图三：T1=0.1，T2=0.51，K1=4，K2=2.99，K=11.96
图四：T1=0.1，T2=0.51，K1=3，K2=4.5，K=13.5
图五：T 1=0.1，T 2=0.51，K 1=3.5，K 2=5，K=17.5
8．思考题
（1） 在前面二阶系统的原理图中，改变增益K 会发生不稳定的现象吗？
答：不一定，阻尼比是由增益K 和T 有关，两者同时改变时，阻尼比变化不定，系统的稳定性不确定。
（2） 有哪些措施能增加系统的稳定度？它们对系统的性能还有什么影响？
答：加入比例P 和微分D 控制，增加速度反馈控制。
加入比例P 和微分D 控制，在不改变自然频率ωn 情况下，增大系统的阻尼比。
加入速度反馈控制会降低系统的开环增益，增大稳态误差，从而降低系统的精度，但不改变自然频率，并增大阻尼比。
（3） 根据实验结果，分析二阶系统t s 、δ%与ωn 、ξ之间的关系。
答：过阻尼二阶系统ωn 增大，δ%为零，t s 减小，ξ减小。
欠阻尼二阶系统ωn 增大，δ%为增大，t s 不变，ξ减小。
（4） 在系统结构中如何保证控制系统为负反馈系统？对于二阶系统，若将其反馈极性改
为正反馈，或将其反馈回路断开，这时的阶跃响应有什么特点？试从理论上进行分
析（也可在实验中进行观察）。
答：在系统结构中将输出值引回输入端与初值进行比较，以二者相减得到的偏差信号作为控制信号，构成反馈。
将反馈改为正反馈或将反馈回路断开后，系统将不具有抗干扰能力，只能靠前馈控制针对干扰信号进行补偿。
（5） 考虑当二阶振荡环节的阻尼系数ξ<0和ξ<-1时，系统会出现什么样情况？ 答：ξ<0时系统处于负阻尼状态，系统有一对实部为正的共轭复根，系统的事件响应为发散震荡。
（6） 已知单位负反馈系统的开环ξ传递函数)
125.0)(11.0()(++=
s s s K
s G ，分析增益
K 的稳定域。
答：系统的特征方程为0)()(1=+s H s G ，故有：0)1)(1(21=+++K s T s T s ，展开得到如下方程式：0)(221321=++++K s s T T s T T ，代入T 1和T 2的数据，整理得：
04040142
3
=+++K s s s ，下面用劳斯判据求出系统稳定、临界稳定、不稳定时的
开环增益的范围：
S 3 1 40 S 2 14 40K S 1
14
404014K
-⨯ 0
S 0
40K 由：⎩
⎨
⎧>>-⨯0
400
404014K K 得到系统的稳定范围：0〈K 〈14
由：00404014=>-⨯K 得到系统临界稳定时：K=14 由：00404014<>-⨯K 得到系统不稳定范围为：K>14
（7） 总结本次实验的收获。
答，通过本次试验，重新复习了自动控制原理中二阶系统瞬态性能指标和系统参数之间的关系，通过改变增益，对影响典型三阶系统稳定性的参数有了更深刻的理解。
典型二阶系统瞬态响应分析
实验报告课程名称：自动控制原理上机实验实验项目：典型二阶系统瞬态响应分析专业班级：通信工程XX班姓名：XX学号：XX实验室号：XX实验组号：XX1实验时间：2010/11/19批阅时间：指导教师：XX成绩：沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：XX 学号：XX 姓名：XX实验名称：典型二阶系统瞬态响应分析附件A 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）专业班级：XX 学号：XX 姓名：；XX实验步骤或程序：1、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, 将两个积分电容两端连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
2、启动计算机，在桌面双击图标【自动控制实验系统】运行软件。
3、检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任一实验，点击运行按钮，弹出实验课题参数设置对话框设计好参数之后按确定按钮，此时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，查找原因使通信正常后才可以继续实验。
比例环节4、在实验项目的下拉列表中选择实验二【二、二阶系统阶跃响应】。
5、鼠标单击运行按钮，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、取Wn=10rad/s,即令R=100KΩ,C=1μf;分别取ζ=0,0.25,0.5,1,2, 即取R1=100KΩ，R2分别等于0,50,100,200,400KΩ.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σp和调节时间Ts、峰值时间Tp的数值和响应曲线，并与理论值比较。
（1）当R1=100K,R2=0K,ζ=0时，C（tp）=-1717mv，C（∞）=-969mv，所以σp=77.2%。
tp=437ms,ts=12363ms。
阶跃响应曲线如下图所示：（2）R1=100K Ω，R2=50K Ω,ζ=0.25，C （tp ）=-1380mv ，C （∞）=-969mv ，所以100*)()()(∞∞-=c c tp c p σ%=42.4%。
实验二 典型系统瞬态响应和稳定性
如图 2-2 中曲线②所示。
C (t ) = 1 − e −ω nt (1 + ω n t )
调节时间 t s 可由下式求得：
(t≥0)
C (t s ) = 1 − e −ω nt s (1 + ω n t s ) = 0.98
（3） 当ζ>1（R=100K
K1 =1） ，即过阻尼时，阶跃响应为单调的指数曲线，如
阶跃输入
输出
图 2－4 五．实验内容及步骤： 1．按图 2－4 接线，R＝10K，
二阶系统接线图
2．用示波器观察系统阶跃响应 C(t)，测量并记录超调量 M p ，峰值时间 t p ，调节时间
ts 。
3．分别按 R=20K；40K；100K 改变系统开环增益，观察相应的阶跃响应 C（t） ，测量并 记录性能指标 M p 、 t p 和 t s 。 六．实验报告要求： 3. 实验前按给定参数算出二阶系统的性能指标 M p 、 t p 和 t s 的理论值。
4. 实验观测记录。 5. 实验结果分析、体会和建议。 七．思考题： 1．在实验线路中如何确保系统实现负反馈？如果反馈回路中有偶数个运算放大器，则 构成什么反馈？ 2．如图 2－1 所示二阶系统，改变增益会发生不稳定现象吗？ 3．有哪些措施能增加系统的稳定性？它们对系统的性能还有什么影响？ 4．实验中阶跃输入信号的幅值范围应该如何考虑？ 实验记录表格：
图 2－1
二阶系统方块图
图中 T0 = 1 秒； T1 = 0.1 秒； K1 =10;5;2.5;1。 开环传递函数为
G(S ) =
其中： K = K 1 T0 闭环传递函数为
K1 K = T0 S (T1 S + 1) S (T1 S + 1)
自动控制原理实验二 典型系统的瞬态响应
实验二 典型系统的瞬态响应1．实验目的进一步熟悉自动控制实验教学系统软件包的使用方法，为后续实验打好基础。
学习瞬态性能指标的测试技巧，了解参数对系统瞬态性能及稳定性的影响，认识典型系统阶跃响应曲线特点，及其环节参数与瞬态性能指标关系。
2．实验装置（1）计算机。
（2）自动控制实验教学系统软件包。
3．实验方法与步骤（1）进入Window 后，通过双击桌面上的MATLAB 图标即可启动该程序，这时将出现如下图所示的界面。
在该界面下的“>>”标志为MATLAB 的命令提示符，用户可以在该提示符后输入MATLAB 命令，进入MATLAB 后，键入“zksy ”（注意：用小写字母），按照实验三的方法找到本实验内容，即：点击实验四 典型系统的瞬态响应和稳定性分析和下一级相应的子菜单，就会出现本次实验的内容窗口。
（2）下面以二阶系统的瞬态响应为例说明如何进行下面的实验。
点击二阶系统的瞬态响应菜单将会出现如下的窗口：这就是我们典型系统的瞬态响应（二阶系统）的模型窗口，即排题图。
其中输入信号为阶跃响应输入模块（可以改变大小），示波器观察输出结果（可以改变设置），中间为仿真对象的模型（也可以改变）。
（3）进行典型二阶系统瞬态性能指标的测试，首先设置仿真对象的模型，根据前面的实验原理，设置相应的K 和T ，确定阻尼系数ζ和振荡频率n ω，分别作出系统欠阻尼、临界阻尼、过阻尼的情况。
（4）建立起来系统结构之后，当所有参数设置完成（输入信号大小、示波器的量程、模型参数等）以后，打开Simnulation （仿真分析）菜单，可得到如下图所示菜单结构。
在进行仿真过程之前，选择Simulation|Parameters选项来设置仿真控制的参数（一定要合理设置否则影响结果），参见附录设置好有关仿真控制参数，则可以选择Simulation|Start选项启动仿真过程，记录仿真结果。
（5）同样按照上述步骤完成三阶系统的性能测试，要求自己设置好K1、K2、T1、T2各参数，确定不同的系统增益K，观察系统的响应曲线，确定系统的稳定性。
自控实验二--高阶系统的瞬态响应和稳定性分析
实验二 高阶系统的瞬态响应和稳定性分析一、实验目的1．掌握由模拟电路到传递函数的转换。
2．理解劳斯稳定判据。
3．通过实验，进一步理解线性系统的稳定性仅取决于系统本身的结构和参数，与外作用及初始条件均无关的特性。
4．研究系统的开环增益K 或其它参数的变化对闭环系统稳定性的影响。
二、实验内容1．由给定的高阶模拟系统推导出系统的传递函数。
2．用劳斯稳定判据求解给定系统的稳定条件。
3．观测三阶系统的开环增益K 为不同数值时的阶跃响应曲线。
三、实验步骤三阶系统的方框图和模拟电路图如图1、图2所示。
图1 三阶系统的方框图图2 三阶系统的模拟电路图 由图1得系统开环传递函数为：)15.0)(11.0()1)(1()(2121++=++=S S S K K S T S T S K s G τ 式中τ=1s ，S T 1.01=，S T 5.02=，τ21K K K =，X R K K 510,121==，（其中待定电阻R x 的单位为K Ω），改变R x 的阻值，可改变系统的放大系数K 。
由开环传递函数得到系统的特征方程为020201223=+++K S S S由劳斯判据得0<K<12 系统稳定K ＝12 系统临界稳定K>12 系统不稳定 其三种状态的不同响应曲线如图3-3的a)、b)、c)所示。
a）不稳定 b）临界 c）稳定图3 三阶系统在不同放大系数的单位阶跃响应曲线实验数据：根据图2所示的三阶系统的模拟电路图，设计并组建该系统的模拟电路。
当系统输入一单位阶跃信号时，在下列几种情况下，用“THBDC-1”软件观测并记录不同K值时的实验曲线。
1．若K=5时，系统稳定，此时电路中的R X取100K左右；实验曲线如下图：2．若K=12时，系统处于临界状态，此时电路中的R X取42.5K左右(实际值为47K左右)；实验曲线如下图：3．若K=20时，系统不稳定，此时电路中的R X取25K左右。
实验曲线如下图：四、实验思考题对三阶系统，为使系统能稳定工作，开环增益K应适量取大还是取小？答：对三阶系统，为使系统能稳定工作，开环增益K应适量取小。
自动控制原理实验
2014-2015学年第二学期自动控制原理实验报告姓名：王丽学号：20122527班级：交控3班指导教师：周慧实验一：典型系统的瞬态响应和稳定性1. 比例环节的阶跃响应曲线图（1:1）比例环节的阶跃响应曲线图（1:2）2. 积分环节的阶跃响应曲线图（c=1uf）3. 比例积分环节的阶跃响应曲线图（c=1uf）比例积分环节的阶跃响应曲线图（c=2uf）4. 惯性环节的阶跃响应曲线图（c=1uf）惯性环节的阶跃响应曲线图（c=2uf）5. 比例微分环节的阶跃响应曲线图（r=100k）比例微分环节的阶跃响应曲线图（r=200k）6. 比例积分微分环节的阶跃响应曲线图（r=100k）比例积分微分环节的阶跃响应曲线图（r=200k）实验结论1. 积分环节的阶跃响应曲线图可以看出，积分环节有两个明显的特征：（1）输出信号是斜坡信号（2）积分常数越大，达到顶峰需要的时间就越长2. 比例积分环节就是把比例环节与积分环节并联，分别取得结果之后再叠加起来，所以从图像上看，施加了阶跃信号以后，输出信号先有一个乘了系数K的阶跃，之后则逐渐按斜坡形式增加，形式同比例和积分的加和是相同的，因而验证了这一假设。
3. 微分环节对于阶跃信号的响应，在理论上，由于阶跃信号在施加的一瞬间有跳变，造成其微分结果为无穷大，之后阶跃信号不再变化，微分为0，表现为输出信号开始衰减。
4. PID环节同时具备了比例、积分、微分三个环节的特性，输出图像其实也就是三个环节输出特性的叠加。
三个环节在整个系统中的工作实际上是相互独立的，这也与它们是并联关系的事实相符合。
5.惯性环节的传递函数输出函数：可以看到，当t→∞时，r(t)≈Ku(t),这与图中的曲线是匹配的。
实验心得通过本实验我对试验箱更加熟悉，会连接电路；更直观的看到电路的数学模型和电路的响应曲线图三者之间的关系，这让我能够将在此之前所学的知识联系到一起。
不管是什么电路，如果要研究它首先就是得到它的数学模型，然后再通过对数学模型的研究间接的来研究该电路。
典型系统的瞬态响应和稳定性实验报告
实验二 典型系统的瞬态响应和稳定性实验一、 实验目的1. 掌握频率特性的极坐标图（Nyquist 图）和频率特性对数坐标图（Bode 图）绘制方法以及典型环节的极坐标图和对数坐标图；2. 判定系统的稳定性。
二、 实验设备计算机，matlab 软件三、 实验内容一）频域响应分析1、系统的开环传递函数为2)50)(5.0()4(100)(+++=s s s s s G ，绘制系统的伯德图，并判断其闭环系统的稳定性。
程序：clc;clear all;close all;k=100;z=[-4];p=[0 ,-0.5,-50,-50][num,den]=zp2tf(z,p,k)w=logspace(-5,5);bode(num,den,w)grid运行结果：p =0 -0.5000 -50.0000 -50.0000num =0 0 0 100 400den =1.0e+003 *0.0010 0.1005 2.5500 1.2500 0>>因为开环系统稳定，且开环对数幅频特性曲线如图所示，先交于0dB 线，然后其对数相频特性曲线才相交于-180°线，所以其闭环系统稳定。
2、系统的开环传递函数为)2)(5(50)s (-+=s s G ，绘制系统的Nyquist 曲线。
并绘制对应的闭环系统的脉冲响应曲线，判断系统稳定性。
程序：clc;clear all;close all;k=50;z=[];p=[-5,2];[num,den]=zp2tf(z,p,k)figure(1)nyquist(num,den)figure(2)[numc,denc]=cloop(num,den);impulse(numc,denc)运行结果：num =0 0 50den =1 3 -10>>3从奈示图曲线中可看出曲线逆时针包围（-1，j0）点的半圆，且系统开环传递函数有一个右极点，p=1，所以，根据稳定判断可知闭环系统稳定。
武汉大学《自动控制原理》实验报告
2016〜2017学年第一学期〈〈自动控制原理》实验报告年级：2014级班号：姓名：He学号：成绩：教师:实验设备及编号：实验同组人名单：实验地点：电气工程学院自动控制原理实验室实验时间：2016年10月目录:实验一典型环节的电路模拟 (3)一、实验目的................................................................. 3..二、实验内容................................................................. 3..三、实验电路图及参数.......................................................... 3.四、实验分析 ................................................................ 1.0五、实验思考题............................................................... 1.1实验二二阶系统的瞬态响应. (12)一、实验目的................................................................. 1.2二、实验设备................................................................. 1.2三、实验电路图及其传递函数................................................... 1.2四、实验结果及相应参数 (14)五、实验分析................................................................. 1.6六、实验思考题............................................................... 1.6实验五典型环节和系统频率特性的测量 (17)一、实验目的................................................................. 1.7二、实验设备................................................................. 1.7三、传递函数•模拟电路图及波特图 ............................................. 1.7四、实验思考题 (22)实验六线性定常系统的申联校正 (24)一、实验目的 (24)二、实验设备 (24)三、实验电路图及其实验结果 (24)四、实验分析 (28)五、实验思考题 (28)实验七单闭环直流调速系统 (29)一、实验目的 (29)二、实验设备 (29)三、P ID参数记录表及其对应图像.............................................. .3.0四、P ID控制参数对直流电机运行的影响 (37)实验一典型环节的电路模拟一、 实验目的1. 熟悉THKKL-B 型模块化自控原理实验系统及“自控原理软件”的使用;2. 熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3. 测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二,三阶系统瞬态响应和稳定性
《自动控制原理》实验报告（4）2011- 2012 学年第 1 学期专业：班级：学号：姓名：2011 年11 月15 日一．实验题目：二、三阶系统瞬态响应和稳定性二．实验目的：1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标准式。
2.研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn、阻尼比ξ对过渡过程的影响。
3.掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、t p、t s的计算。
4.观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp、t p值，并与理论计算值作比对。
5.了解和掌握典型三阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型三阶系统的传递函数表达式。
6.了解和掌握求解高阶闭环系统临界稳定增益K的多种方法（劳斯稳定判据法、代数求解法、MATLAB根轨迹求解法）。
7.观察和分析Ⅰ型三阶系统在阶跃信号输入时，系统的稳定、临界稳定及不稳定三种瞬态响应。
8.了解和掌握利用MA TLAB的开环根轨迹求解系统的性能指标的方法。
9.掌握利用主导极点的概念，使原三阶系统近似为标准Ⅰ型二阶系统，估算系统的时域特性指标。
三．实验内容及步骤二阶系统瞬态响应和稳定性1．Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路见图3-1-7，观察阻尼比ξ对该系统的过渡过程的影响。
改变A3单元中输入电阻R来调整系统的开环增益K，从而改变系统的结构参数。
2．改变被测系统的各项电路参数，计算和测量被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告。
3．改变被测系统的各项电路参数，计算和测量被测对象的超调量Mp，峰值时间tp，填入实验报告，並画出阶跃响应曲线。
图3-1-7 Ⅰ型二阶闭环系统模拟电路积分环节（A2单元）的积分时间常数Ti=R1*C1=1S惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T=R2*C2=0.1S阻尼比和开环增益K的关系式为：临界阻尼响应：ξ=1，K=2.5，R=40kΩ欠阻尼响应：0<ξ<1 ，设R=4kΩ，K=25 ξ=0.316过阻尼响应：ξ>1，设R=70kΩ，K=1.43ξ=1.32>1实验步骤： 注：‘S ST ’用“短路套”短接！（1）将函数发生器（B5）单元的矩形波输出作为系统输入R 。
东南大学自控原理二阶系统的瞬态响应实验报告
东南大学自控原理二阶系统的瞬态响应实验报告
摘要：本文以东南大学自控原理二阶系统的瞬态响应实验为研究对象，研究内容包括
系统瞬态响应特性的测定和验证，以及特性拟合及调节器D调及精确综合调节器PI调控
仿真等内容。
实验表明：当第二阶系统的参数大约设置为：死区0.8V，调节器参数
Kp=1.8，Ti=0.2S时，系统运行曲线与理论曲线具有较大的一致性，从而说明参数的选定
是恰当的。
此外，采用精确综合调节器PI调节后，系统瞬态稳定性及动态特性均有了极
大改善。
本文主要实验按照如下步骤进行：首先，准备实验构件；其次，利用程序控制实验，
用方波信号作为输入，测试系统瞬态响应特性；再次，调整调节器参数，计算出理论调整
参数；最后，综合考虑系统特性，采用精确综合调节器PI调节。
实验过程中使用的实验器材有：计算机、数据采集卡、电源、模拟量论实验台、数字
电源、示波器、670-1型水浴恒温器等。
实验中采用电脑控制实验台模拟了系统瞬态响应
特性，输入方波信号，获取系统的瞬态响应曲线，选择系统原有特性下的系统调整参数值，模拟得出的系统瞬态响应曲线，并和实际系统照应曲线对比，设定参数，以此来验证参数
是否正确；然后采用D调节器进行调节，用精确综合调节器PI对系统进行调节，保证系
统动态性能稳定和满足实际应用要求
通过本次实验，了解和理解了第二阶系统瞬态响应特性，了解了调节器D调与精确综
合调节器PI调节对系统动态特性的改善作用，掌握了系统调节方法，提高了对自控原理
的理解，为今后更深入的自控原理研究和实践奠定良好的基础。
控制系统的瞬态响应及其稳定性分析-002
实验二 控制系统的瞬态响应及其稳定性分析一. 实验目的1•了解掌握典型二阶系统的过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态； 2•了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态； 3 .研究系统参数变化对系统动态性能和稳定性的影响。
二. 实验内容1•搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量b %、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能 和稳定性的影响；2•搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量b %、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能 和稳定性的影响。
三. 实验步骤1. 典型二阶系统的响应曲线图1-2-1是典型二阶系统原理方块图，其中T o =1S ,「=。
开环传函：G(S)K K 1其中K=K/T o =K=开环增益S(T 1S 1)S(0.2S 1)闭环传函：W(S)2—n2 其中 n'K 1/T 1T 0 S 2 2 n S n1 ■. T 0/K 1T 1 2表1-2-1列出有关二阶系统在三种情况(欠阻尼，临界阻尼，过阻尼)下具体参数的表达上式，以便计算理论值。
至于推导过程请参照有关原理书。
R(SC(S)表1-2-1图1-2-2典型二阶系统模拟电路图中：R1=100K R2=100K R3=100K R4=500K R6=200K R7=10K R8=10K C1= C2=R5为可选电阻：R5 = 16K时，二阶系统为欠阻尼状态R5= 160K时，二阶系统为临界阻尼状态R5= 200K时，二阶系统为过阻尼状态输入阶跃信号，通过示波器观测不同参数下输出阶跃响应曲线，并记录曲线的超调量b 峰值时间tp以及调节时间ts。
2. 典型三阶系统的响应曲线典型三阶系统的方块图：见图1-2-3图1-2-3典型三阶系统原理方块图开环传递函数为：KG(S)H(S) ,其中K K1K2/T0 (开环增益)S(T i S 1)(T2S 1)典型三阶系统模拟电路如图1-2-4 所示R8=500K R9=10K R10=10K C 仁、C2=输入阶跃信号，仔细调节电位器，可以得到三阶系统处于不稳定、 临界稳定和稳定的三种状态时的波形，通过示波器观测不同参数下阶跃响应曲线 ，并记录曲线的超调量b %、峰值时间tp 以及调节时间ts 。