典型二階系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析

將頻率特性測(cè)試儀內(nèi)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的超低頻正弦信號(hào)的頻率從低到高變化，并施加于被測(cè)系統(tǒng)的輸入端[r（t）]，然后分別測(cè)量相應(yīng)的反饋信號(hào)[b（t）]和誤差信號(hào)[e（t）]的對(duì)數(shù)幅值和相位。頻率特性測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)運(yùn)算后在顯示器中顯示。

根據(jù)式（3-3）和式（3-4）分別計(jì)算出各個(gè)頻率下的開環(huán)對(duì)數(shù)幅值和相位，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上做出實(shí)驗(yàn)曲線：開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻曲線和相頻曲線。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻曲線畫出開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻曲線的漸近線，再根據(jù)漸近線的斜率和轉(zhuǎn)角確定頻率特性（或傳遞函數(shù)）。所確定的頻率特性（或傳遞函數(shù)）的正確性可以由測(cè)量的相頻曲線來檢驗(yàn)，對(duì)最小相位系統(tǒng)而言，實(shí)際測(cè)量所得的相頻曲線必須與確定的頻率特性（或傳遞函數(shù)）所畫出的理論相頻曲線在一定程度上相符。如果測(cè)量所得的相位在高頻（相對(duì)于轉(zhuǎn)角頻率）時(shí)不等于-90o(q-p)[式中p和q分別表示傳遞函數(shù)分子和分母的階次]，那么，頻率特性（或傳遞函數(shù)）必定是一個(gè)非最小相位系統(tǒng)的頻率特性。

被測(cè)系統(tǒng)的模擬電路圖：見圖3-2

圖3-2被測(cè)系統(tǒng)

四、  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

測(cè)量系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻曲線和相頻曲線。

準(zhǔn)備：將信號(hào)源單元（U1 SG）的ST插針和+5V插針用“短路塊”短接。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）    將頻率測(cè)試儀中的信號(hào)發(fā)生器的頻率調(diào)節(jié)為0.1MHz（正玄波），幅值調(diào)節(jié)至適當(dāng)值，并施加至被測(cè)系統(tǒng)的輸入端。

（2）    用示波器觀察系統(tǒng)各環(huán)節(jié)波形，避免系統(tǒng)進(jìn)入非線性狀態(tài)。

（3）    測(cè)量系統(tǒng)誤差信號(hào)[e（t）]的幅值（對(duì)數(shù)幅值，單位為分貝）和相位（度），并記錄測(cè)量結(jié)果。

（4）    測(cè)量反饋信號(hào)[b（t）]的幅值（分貝）和相位（度）。

增大輸入正弦信號(hào)的頻率，直至300Hz，分別重復(fù)上述步驟。

表3-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)中，由于傳函是經(jīng)拉氏變換推導(dǎo)出的，而拉氏變換是一種線性積分運(yùn)算，因此它適用于線性定常系統(tǒng)，所以必須用示波器觀察系統(tǒng)各環(huán)節(jié)波形，避免系統(tǒng)進(jìn)入非線性狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)輸入正弦信號(hào)的幅值不能太大，否則反饋幅值更大，不易讀出，同理，太小也不易讀出。

五、  實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、    實(shí)驗(yàn)設(shè)備型號(hào)。

2、    實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/font>