实验1 模拟控制系统在阶跃响应下的特性实验

一、实验目的

根据等效仿真原理，利用线性集成运算放大器及分立元件构成电子模拟器，以干电池作为输入信号，研究控制系统的阶跃时间响应。

二、实验内容

研究一阶与二阶系统结构参数的改变，对系统阶跃时间响应的影响。

三、实验结果及理论分析 1. 一阶系统阶跃响应

a. 电容值1uF，阶跃响应波形：

b. 电容值2.2uF，阶跃响应波形：

c. 电容值4.4uF，阶跃响应波形：

2. 一阶系统阶跃响应数据表

电容值 （uF） 1.0 2.2 4.4 稳态终值Uc（∞）（V） 理论值 2.87 2.87 2.87 实际值 2.90 2.90 2.90 元器件实测参数 Ur= -2.87V Ro=505k? R1=500k? R2=496k? 时间常数T(s) 理论值 0.51 1.02 2.24 实际值 0.50 1.07 2.06 其中

T?R2C

Uc(?)??(R1/R2)Ur

误差原因分析：

① 电阻值及电容值测量有误差； ② 干电池电压测量有误差； ③ 在示波器上读数时产生误差；

④ 元器件引脚或者面包板老化，导致电阻变大； ⑤ 电池内阻的影响输入电阻大小。

⑥ 在C=4.4uF的实验中，受硬件限制，读数误差较大。

3. 二阶系统阶跃响应

a. 阻尼比为0.1，阶跃响应波形：

b. 阻尼比为0.5，阶跃响应波形：

c. 阻尼比为0.7，阶跃响应波形：

d. 阻尼比为1.0，阶跃响应波形：