《六开环增益与零极点对系统性能的影响通信电子雷达_论文-大学文章.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《六开环增益与零极点对系统性能的影响通信电子雷达_论文-大学文章.pdf（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 实验六 开环增益与零极点对系统性能的影响 一实验目的 1研究闭环、开环零极点对系统性能的影响；2研究开环增益对系统性能的影响。二实验内容 1搭建原始系统模拟电路，观测系统响应波形，记录超调量%、峰值时间 tp 和调节 时间 ts；2分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点，观测加入后的系统响应波形，记录超调量%和调节时间 ts；3改变开环增益 K，取值 1，2，4，5，10，20 等，观测系统在不同开环增益下的响应波形，记录超调量%和调节时间 ts。三实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。如果选用虚拟示波器，只要运行 ACES 程序，选
2、择菜单列表中的相应实验项目，再选择 开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器 CH1、CH2 两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。1原始二阶系统 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3。原始二阶系统模拟电路如图 1-6-1 所示，系统开环传递函数为：K，0.1s(0.2 s 1)图 1-6-1 原始二阶系统模拟电路（1）设置阶跃信号源：A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就
3、可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建原始二阶系统模拟电路：A 将 A3 的“OUT3”与 A1 的“IN11”、“IN13”同时连接，将 A1 的“OUT1”与 A2 的“IN21”相连接，将 A2 的“OUT2”与 A3 的“IN33”相连接；B 按照图 1-6-1 选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=100K、R5 64K、R6=200K、R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF 将 A3 的 S5、S6、S10，A1 的 S3、S6、S9，A2 的 S3、S8、S13 拨至开的位置；（3）连接虚拟示波器：将实验电路 A
4、2 的“OUT2”与示波器通道 CH1 相连接。（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测原始二阶系统输出响应曲线，记录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。2闭环极点对原始二阶系统的影响 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3、实验电路 A4、实验电路 A5、实验电路 A6。给原始二阶系统加入闭环极点后的模拟电路如图 1-6-2 所示 图 1-6-2 加入闭环极点的二阶系统模拟电路 （1）设置阶跃信号源：A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信
5、号区的红色开关按钮就可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建加入闭环极点的二阶系统模拟电路：A 按照步骤 1 中的（1）、（2）搭建原始二阶系统；B 加入闭环极点环节 模拟电路中的 表示不同的极点环节，请分别将下表中的极点环节加入到原始二阶系统中。1 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实
6、验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 极点环节 极点传递函数 参数值 选择拨动开关 1 (s 1)2 (s 2)5 (s 5)10 (s 10)R9=200K 将 A4 的 S5、R10=200K S14 拨至开的 C3=5.0uF 位置 R9=500K 将 A5 的 S4、R10=500K S11 拨至开的 C3=1.0uF 位置 R9=200K 将 A4 的 S5、
7、R10=200K S13 拨至开的 C3=1.0uF 位置 R9=100K 将 A5 的 S5、R10=100K S13 拨至开的 C3=1.0uF 位置 2 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为
8、图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 20 (s 20)50 (s 50)R9=50K 将 A6 的 S4、R10=50K S15 拨至开的 C3=1.0uF 位置 R9=200K 将 A4 的 S5、R10=200K S15 拨至开的 C3=0.1uF 位置 （3）连接虚拟示波器：将实验电路 Ax 的“OUTX”与示波器通道 CH1 相连接。（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测加入闭环极点的二阶系统输出响应曲线，记 录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。
9、3闭环零点对原始二阶系统的影响 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3、实验电路 A4、实验电路 A5、实验电路 A6。原始二阶系统加入闭环零点后的模拟电路如图 1-6-3 所示 图 1-6-3 加入闭环零点的二阶系统模拟电路 （1）设置阶跃信号源：A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建加入闭环零点的二阶系统模拟电路：A 按照步骤 1 中的（1）、（2）搭建原始二阶系统；3 统性能
10、的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶
11、 B 加入闭环零点环节 模拟电路中的 表示不同的零点环节，请分别将下表中的零点环节加入到原始二阶系统中。零点环节 零点传递函数 选择拨动 参数值 开关 s 2 2 s 5 5 s 10 10 s 20 20 s 50 50 （3）连接虚拟示波器：R9=30K 将 A4 的 R10=470K S3、S10 R11=470K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A4 的 R10=200K S4、S11 R11=200K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A5 的 R10=100K S2、S9 R11=100K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9
12、=8.0K 将 A6 的 R10=41K S1、S8 R11=41K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A5 的 R10=100K S3、S9 R11=100K 拨 至 开 C3=0.2uF 的位置 4 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被
13、测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 将实验电路 Ax 的“OUTX”与示波器通道 CH1 相连接。（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测加入闭环零点的二阶系统输出响应曲线，记 录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。4开环极点对原始二阶系统的影响 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3、实验电路 A4、实验电路 A5、实验电路 A6。给原
14、始二阶系统加入开环极点后的模拟电路如图 1-6-4 所示 图 1-6-4 加入开环极点的二阶系统模拟电路 （1）设置阶跃信号源：A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建加入开环极点的二阶系统模拟电路：A 按照步骤 1 中的（1）、（2）搭建原始二阶系统；B 加入开环极点环节 模拟电路中的 表示不同的极点环节，请分别将下表中的极点环节加入到原始二阶系统中。5 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调
15、节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 极点环节 极点传递函数 参数值 选择拨动开关 50 (s 50)R9=2
16、00K 将 A4 的 S5、R10=200K S15 拨至开的 C3=0.1uF 位置 （3）连接虚拟示波器：将实验电路 Ax 的“OUTX”与示波器通道 CH1 相连接。（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测加入开环极点的二阶系统输出响应曲线，记 录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。5开环零点对原始二阶系统的影响 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3、实验电路 A4、实验电路 A5、实验电路 A6。原始二阶系统加入开环零点后的模拟电路如图 1-6-5 所示 图 1-6-5 加入开环零点的二阶系统模拟电路 （1）设置阶跃信号源：
17、A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建加入开环零点的二阶系统模拟电路：A 按照步骤 1 中的（1）、（2）搭建原始二阶系统；B 加入开环零点环节 6 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项
18、目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 模拟电路中的 表示不同的零点环节，请分别将下表中的零点环节加入到原始二阶系统中。零点环节 零点传递函数 选择拨动 参数值 开关 s 2 2 s 5 5 s 10 10 s 20 20 s 50 50 R9=30K 将 A4 的 R10=470K S3、S10 R11=470K 拨
19、 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A4 的 R10=200K S4、S11 R11=200K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A5 的 R10=100K S2、S9 R11=100K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=8.0K 将 A6 的 R10=41K S1、S8 R11=41K 拨 至 开 C3=1.0uF 的位置 R9=1.0K 将 A5 的 R10=100K S3、S9 R11=100K 拨 至 开 C3=0.2uF 的位置 （3）连接虚拟示波器：将实验电路 Ax 的“OUTX”与示波器通道 CH1 相连接。7 统性能的影响二
20、实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶 （4）
21、输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测加入开环零点的二阶系统输出响应曲线，记 录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。6开环增益 K 对二阶系统的影响 实验中所用到的功能区域：阶跃信号、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3。二阶系统模拟电路如图 1-6-6 所示，系统开环传递函数为：K，K R6/R5，0.1s(0.1s 1)2 2 当 R5=100K 时闭环传递函数为：n 10 2，K1，0.5，2 2 2 s 2 n s n s 10s 10 n 10。在开环零点、极点保持不变的情况下，改变开环增益 K，系统的阻尼系数 和 固有频率 n 也将发生变化，系统的特性从而改
22、变。图 1-6-6 二阶系统模拟电路（1）设置阶跃信号源：A 将阶跃信号区的选择开关拨至“0 5V”；B 将阶跃信号区的“0 5V”端子与实验电路 A3 的“IN32”端子相连接；C按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0 5V”端子产生阶跃信号。（2）搭建原始二阶系统模拟电路：A 将 A3 的“OUT3”与 A1 的“IN13”相连接，将 A1 的“OUT1”与 A2 的“IN24”相连接，将 A2 的“OUT2”与 A3 的“IN33”相连接；B 按照图 1-6-6 选择拨动开关：图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=50K、R5 可调、R6=100K、R7=10K、
23、R8=10K、C1=2.0uF、C2=1.0uF C K R6/R5，调节 R5 的阻值，使 K 分别取值：1，2，4，5，10，20 将 A3 的 S5、S6、S10，A1 的 S7、S10，A2 的 S8、S11 拨至开的位置；（3）连接虚拟示波器：将实验电路 A2 的“OUT2”与示波器通道 CH1 相连接。（4）输入阶跃信号，通过虚拟示波器观测不同开环增益 K 下的二阶系统输出响应曲 线，记录超调量%、峰值时间 tp 和调节时间 ts。8 统性能的影响二实验内容搭建原始系统模拟电路观测系统响应波形记录超调量峰值时间和调节时间分别给原始系统在闭环和开环两种情况下加入不同零极点观测加入后的系统响应波形记录超调量和调节时间改变开环增益取值等观测也可选用本实验台上的虚拟示波器如果选用虚拟示波器只要运行程序选择菜单列表中的相应实验项目开始实验就会打开虚拟示波器的界面点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器两通道观察被测波形具体用法参见用户手册中的示统模拟电路如图所示系统开环传递函数为图原始二阶系统模拟电路设置阶跃信号源将阶跃信号区的选择开关拨至将阶跃信号区的端子与实验电路的端子相连接按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在端子产生阶跃信号搭建原始二阶