R1=10k
R1=39k
R1=100k
R=30K
R=43K
R=100K(3V)
(5V)
第二篇：实验二 典型系统瞬态响应和稳定性
实验二典型系统瞬态响应和稳定性
三．实验内容及步骤
在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器，只要运行LCAACT程序，选择自动控制菜单下的典型系统瞬态响应和稳定性实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见实验指导书第二章虚拟示波器部分。
1．典型二阶系统瞬态性能指标的测试
典型二阶系统模似电路见图1-2-3。该实验环节在A3单元的输出端又增加接入A6，Q其输入电阻R=10K，反馈电阻R=10K，用来调整输出波形。
实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’ 和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）：
B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1-2的Y插孔）调整为2V（调整方法：调节电位器，用万用表测量Y插孔）。
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：
（a）安置短路套
（b）测孔联线
（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A6单元信号输出端OUT（C(t)）。
注：CH1选‘X1’档。
（4）运行、观察、记录：
阶跃信号输出（B1-2的Y测孔）调整为2V，按下B1按钮，用示波器观察在三种情况下A3输出端C(t)的系统阶跃响应，并记录超调量MP，峰值时间tp和调节时间ts。并将测量值和计算值（实验前必须按公式计算出）进行比较。参数取值及响应曲线，详见表3-2-1。
★注意：在作欠阻尼阶跃响应实验时，由于虚拟示波器（B3）的频率限制,无法很明显的观察到正确的衰减振荡图形，此时可适当调节参数。
调节方法：减小运算模拟单元A3的输入电阻R=10K的阻值，延长衰减时间（参考参数：R=2K）。（可将运算模拟单元A3的输入电阻的短路套（S1/S2/S4） 去掉，将可变元件库（A7）中的可变电阻跨接到A3单元的H1和IN测孔上，调整可变电阻继续实验。）
★在作该实验时，如果发现有积分饱和现象产生时，即构成积分或惯性环节的模拟电路处于饱和状态，波形不出来，请人工放电。放电操作如下：函数发生器（B5）的SB4“放电按钮”按住3秒左右进行放电。
★ 如欲用相平面分析该模块电路时，需把示波器的输入端CH2接到，A1单元的信号输出端，并选用示波器界面中的X-Y选项。
2．典型三阶系统的瞬态响应和稳定性
在实验中欲观测实验结果时，可用普通示波器，也可选用本实验机配套的虚拟示波器。
如果选用虚拟示波器，只要运行LCAACT程序，选择自动控制菜单下的典型系统瞬态响应和稳定性实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见实验指导书第二章虚拟示波器部分。
典型三阶系统模似电路见图。该实验环节在A5单元中分别选输入电阻R=30K、41.7 K和100K的阻值，用来改变系统开环增益。
实验步骤：注：‘S ST’不能用“短路套”短接！
（1）用信号发生器（B1）的‘阶跃信号输出’ 和‘幅度控制电位器’构造输入信号（Ui）：
B1单元中电位器的左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨下（0/+5V阶跃）。阶跃信号输出（B1-2的Y插孔）调整为2V（调整方法：调节电位器，用万用表测量Y插孔）。
（2）安置短路套、联线，构造模拟电路：
（a）安置短路套
（b）测孔联线
（C）跨接元件（A7）中的
（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A5单元信号输出端OUT（C(t)）。
注：CH1选‘X1’档，CH2置‘0’ 档。
（4）运行、观察、记录：
阶跃信号输出（B1-2的Y测孔）调整为4V，按下B1按钮，用示波器观察A5单元信号输出端C（t）的系统阶跃响应,测量并记录超调量MP，峰值时间tp和调节时间ts。响应曲线波形详见表1-2-3中。
★注意：为了精确得到表1-2-2中“不稳定（发散）、临界振荡（等幅振荡）、稳定（衰减振荡）”的波形，可将运算模拟单元A5的输入电阻（S1/S2/S3）的短路套去掉，将可变元件库（A7）中的可变电阻跨接到A5单元的H1和IN测孔上，调整可变电阻继续实验。
★在作该实验时，如果发现有积分饱和现象产生时，即构成积分或惯性环节的模拟电路处于饱和状态，波形不出来，请人工放电。放电操作如下：
函数发生器（B5）中插针‘ST S’用短路套短接，将S1的波段开关置于最顶端（阶跃档），等待十秒钟后，然后将‘ST S’的短路套拔下。
表1-2-2 R值和系统的阶跃响应曲线