【正文】 圖42所示。六、實(shí)驗(yàn)思考題 為使系統(tǒng)能穩(wěn)定地工作，開環(huán)增益應(yīng)適當(dāng)取小還是取大？（為了使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，開環(huán)增益應(yīng)適當(dāng)取?。?系統(tǒng)中的小慣性環(huán)節(jié)和大慣性環(huán)節(jié)哪個(gè)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響大，為什么？（小慣性環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響大，因?yàn)閰?shù)的變化對(duì)小慣性環(huán)節(jié)影響大） 試解釋在三階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，輸出為什么會(huì)出現(xiàn)削頂?shù)牡确袷?？（輸入信?hào)或開環(huán)增益過大，造成波形失真） 為什么圖12和圖11所示的二階系統(tǒng)與三階系統(tǒng)對(duì)階躍輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差都為零?（因?yàn)樵诙A和三階系統(tǒng)中，ess=Lim[R(S)C(S)]=0）實(shí)驗(yàn)四 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫庀到y(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象；研究系統(tǒng)開環(huán)增益對(duì)穩(wěn)定性的影響。 tg1T1wc tg1T2wc由上式可見，時(shí)間常數(shù)T1和T2的增大都會(huì)使g減小。三、實(shí)驗(yàn)原理圖31為三階系統(tǒng)的方框圖，它的模擬電路如圖32所示， 圖31 三階系統(tǒng)原理框圖 圖32 三階系統(tǒng)模擬電路閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 該系統(tǒng)的特征方程為 T1T2T3S179。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告畫出二階系統(tǒng)在不同K值（10，5，2，）下的4條瞬態(tài)響應(yīng)曲線，并注明時(shí)間坐標(biāo)軸。 圖21 二階系統(tǒng)原理框圖圖21 二階系統(tǒng)的模擬電路 由圖22求得二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函。當(dāng)t趨于無窮大時(shí)，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)，當(dāng)t趨于0時(shí)，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)。f積分環(huán)節(jié) 實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路見圖14所示圖14 積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：階躍輸入信號(hào)：2V實(shí)驗(yàn)參數(shù)：（1） R=100K C=1181。目的要明確，要注明屬哪一類實(shí)驗(yàn)（驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型）。四、實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作的步驟以及操作中特別注意事項(xiàng)。三、實(shí)驗(yàn)原理以運(yùn)算放大器為核心元件，由其不同的RC輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的各種典型環(huán)節(jié)，如圖11所示。f（2）R=100KR=200K C=1181。 分析增益K對(duì)二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量sP、峰值時(shí)間tp和調(diào)整時(shí)間ts。圖24 x=1時(shí)的階躍響應(yīng)曲線 （3）當(dāng)K ，x 1，系統(tǒng)工作在過阻尼狀態(tài)，它的單位階躍響應(yīng)曲線和臨界阻尼時(shí)的單位階躍響應(yīng)一樣為單調(diào)的指數(shù)上升曲線，但后者的上升速度比前者緩慢。寫出本實(shí)驗(yàn)的心得與體會(huì)。 若令T1=，T2=，T3=，則上式改寫為 用勞斯穩(wěn)定判據(jù)，求得該系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定增益K=。 令T1=，T2=，T3=，用示波器觀察并記錄K分別為5，和10三種情況下的單位階躍響應(yīng)曲線。一個(gè)高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)是由一階和二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)組成。a) 不穩(wěn)定 b) 臨界 c)穩(wěn)定圖43三階系統(tǒng)在不同放大系數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 根據(jù)圖42所示的三階系統(tǒng)的模擬電路圖，設(shè)計(jì)并組建該系統(tǒng)的模擬電路。下面結(jié)合0型、I型、II型系統(tǒng)對(duì)三種不同輸入信號(hào)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行分析。圖56 II型二階系統(tǒng)的方框圖 同理可證明這種類型的系統(tǒng)輸出均無穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤單位階躍輸入和單位斜坡輸入。II型二階系統(tǒng)根據(jù)II型二階系統(tǒng)的方框圖，選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的通用電路單元設(shè)計(jì)并組建相應(yīng)的模擬電路，如下圖所示。 為使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減少，系統(tǒng)的開環(huán)增益應(yīng)取大一些還是小一些？提高系統(tǒng)開環(huán)增益,減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,但會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 解釋系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度對(duì)開環(huán)增益K的要求是相矛盾的，在控制工程中，應(yīng)如何解決這對(duì)矛盾？實(shí)驗(yàn)六　典型環(huán)節(jié)頻率特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼美钌秤龍D形法，測(cè)量各典型環(huán)節(jié)的頻率特性。圖61 典型環(huán)節(jié)的測(cè)試方框圖在表（1）中列出了超前與滯后時(shí)相位的計(jì)算公式和光點(diǎn)的轉(zhuǎn)向。幅頻特性的測(cè)試按圖64接線，測(cè)量時(shí)示波器的X軸停止掃描，在示波器(或萬用表的交流電壓檔)上分別讀出輸入和輸出信號(hào)的雙信幅值，即2Xm=2Xlm, 2Ym=2Y2m，就可求得對(duì)應(yīng)的幅頻值，列標(biāo)記 , 和w的值。