1. ?n值一定时，图2-3中取C=1uF，R=100K(此时?n?10)，Rx阻值可调范围为0～470K。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBCC-1”软件观测并记录不同?值时的实验曲线。
1.1当可调电位器RX=250K时，?=0.2，系统处于欠阻尼状态，其超调量为53%左右；
1.2若可调电位器RX=70.7K时，?=0.707，系统处于欠阻尼状态，其超调量为4.3%左右；
1.3若可调电位器RX=50K时，?=1，系统处于临界阻尼状态。 1.4若可调电位器RX=25K时，?=2，系统处于过阻尼状态。 2. ?值一定时，图2-3中取R=100K，RX=250K(此时?=0.2)。系统输入一单位阶跃信号，在下列几种情况下，用“THBCC-1”软件观测并记录不同?n值时的实验曲线。
2.1若取C=10uF时，?n?1 2.2若取C=0.1uF时，?n?100
注：由于实验电路中有积分环节，实验前一定要用“锁零单元”对积分电容进行锁零。
五、实验报告要求
1. 画出二阶系统线性定常系统的实验电路，并写出闭环传递函数，表明电路中的各参数；
2. 根据测得系统的单位阶跃响应曲线，分析开环增益K和时间常数T对系统的动态性能的影响。
六、实验思考题
1. 如果阶跃输入信号的幅值过大，会在实验中产生什么后果？ 2. 在电路模拟系统中，如何实现负反馈和单位负反馈？
3. 为什么本实验中二阶系统对阶跃输入信号的稳态误差为零？
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实验三 线性定常系统的稳态误差
实验学时：3 实验类型：设计 实验要求：选做
一、实验目的
1. 通过本实验，理解系统的跟踪误差与其结构、参数与输入信号的形式、幅值大小之间的关系；
2. 研究系统的开环增益K对稳态误差的影响。 二、实验设备
1. THBCC-1型 信号与系统?控制理论及计算机控制技术实验平台；
2. PC机一台(含“THBCC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线；
三、实验内容
1. 观测0型二阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应，并实测它们的稳态误差；
2. 观测I型二阶系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应，并实测它们的稳态误差；
3. 观测II型二阶系统的单位斜坡响应和单位抛物坡，并实测它们的稳态误差。
四、实验步骤
1. 0型二阶系统
根据0型二阶系统的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示：
图3-1 0型二阶系统模拟电路图
电路参考单元为：U3、U8、U11和反相器单元。
当输入ur为一单位阶跃信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
当输入ur为一单位斜坡信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
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2. Ｉ型二阶系统
根据I型二阶系统的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示：
图3-2 Ｉ型二阶系统模拟电路图
电路参考单元为：U3、U8、U11和反相器单元。
当输入ur为一单位阶跃信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
当输入ur为一单位斜坡信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
3. II型二阶系统
根据II型二阶系统的方框图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如下图所示：
图3-3 II型二阶系统模拟电路图
电路参考单元为：U3、U4、U5、U8和反相器单元。
当输入ur为一单位斜坡(或单位阶跃)信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
当输入ur为一单位单位抛物波信号时，用上位软件观测图中e点并记录其实验曲线，并与理论偏差值进行比较。
五、实验报告要求
1. 画出0型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。
2. 画出Ⅰ型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位阶跃和单位斜坡信号输入时的稳态误差。
3. 画出Ⅱ型二阶系统的方框图和模拟电路图，并由实验测得系统在单位斜坡和单位抛物线函数作用下的稳态误差。
4. 观察由改变输入阶跃信号的幅值，斜坡信号的速度，对二阶系
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统稳态误差的影响。并分析其产生的原因。
六、实验思考题
1. 为什么0型系统不能跟踪斜坡输入信号？
2. 为什么0型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在，决定误差的因素有哪些？
3. 为使系统的稳态误差减小，系统的开环增益应取大些还是小些？
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实验四 典型环节和系统频率特性的测量
实验学时：3 实验类型：设计 实验要求：必做
一、实验目的
1. 了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法； 2. 根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。
二、实验设备
1. THBCC-1型 信号与系统?控制理论及计算机控制技术实验平台；
2. PC机一台(含“THBCC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线。
三、实验内容
1. 惯性环节的频率特性测试； 2. 二阶系统频率特性测试；
3. 无源滞后—超前校正网络的频率特性测试；
4. 由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函数。
四、实验步骤
1. 惯性环节
1.1 根据图4-1 惯性环节的电路图，选择实验台上的通用电路单元设计U8和反相器单元组建相应的模拟电路。其中电路的输入端接实验台上信号源的输出端，电路的输出端接数据采集接口单元的AD2输入端；同时将信号源的输出端接数据采集接口单元的AD1输入端。
图4-1 惯性环节的电路图
1.2点击“BodeChart”软件的“开始采集”；
1.3调节“低频函数信号发生器”正弦波输出起始频率至0.2Hz，并用交流电压测得其压电有效值为4V左右，等待到电路输出信号稳定后，点击“手动单采”，等待，软件即会自动完成该频率点的幅值特性，并单点显示在波形窗口上。
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