一、实验目的和要求
1、熟悉二阶模拟系统的组成
2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0〈ξ〈1，ξ〉1，ξ=0等几种状态下的阶跃响应
3、学习掌握动态性能指标的测试方法，研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响
二、实验原理
典型二阶系统的方块结构图如图2.1所示：

其开环传递函数为G(S)=K/S(T1S+1), K=K1/T0,为开环增益。
其闭环传递函数为W(S)=ω2n/(S2+2ξωnS+ω2n) 其中ωn=
ξ=1/2
该电路中T0=R0C1,T1=RXC2,K1=RX/R1
二阶系统的阶跃响应图（过阻尼）

二阶系统的阶跃响应图（临界阻尼）

二阶系统的阶跃响应图（欠阻尼）

二阶系统的阶跃响应图（不等幅振荡）

二阶系统的阶跃响应图（阻尼为零）

该二阶系统的阶跃响应如图所示：图2.3.1，2.3.2，2.3.3，2.3.4和2.3.5分别对应二阶系统在过阻尼（ξ>1），临界阻尼（ξ=1），欠阻尼（0<ξ<1），不等幅阻尼振荡（ξ接近于0）和零阻尼（ξ=0）几种状态下的阶跃响应曲线。
   该变元件参数Rx大小，可研究不同参数特征下的时域响应，当Rx 为50KΩ时，二阶系统工作在临界阻尼状态；当Rx〈50KΩ时，二阶系统工作在过阻尼状态；当Rx〉50KΩ时，二阶系统工作在欠阻尼状态；当Rx继续增大时，ξ趋近于零，二阶系统输出表现为不等幅阻尼振荡；当Rx为无穷大时，二阶系统的阻尼为零，输出表现为等幅振荡。
三、主要仪器设备（实验用的软硬件环境）
1 、ZY17AutoC12BB自动控制原理实验箱
2 、双综低频慢扫示波器
3 、数字万用表
四、操作方法与实验步骤
1、 利用实验仪器，按照实验原理设计并连接由一个积分环节和两个惯性环节组成的三阶闭环系统的模拟电路。此实验可使用运放单元（一）（二）（三）（五）（六）及元器件单元中的电容和可调电阻。
（1） 同时按下电源单元中的按键开关S001，S002，调节可调电位器W001，使T006（0—+12V）输出电压为+1V，形成单位阶跃信号电路，然将S001，S002再次按下关闭电源。
（2） 按照图3.2连接好电路，按下电路中所用到运放单元的按键开关。
（3） 用导线将连接好的模拟电路的输入端与T006相连接，电路的输出端与示波器相连接。
（4） 同时按下键开关S001，S002时，利用示波器观测该三阶系统模拟电路的阶跃特性，并由实验测出响应的超调量和调节时间，将结果记录下来。
2、 调节可调电阻可，重复以上步骤，观测系统在不稳定状态，临界状态和稳定状态下的阶跃特性曲线，记录各状态下的波形结果。
3、 改变该三阶系统模拟电路的参数，重复以上步骤，观测参数变化对系统动态性能的影响。
4、 分析实验结果，完成实验报告。
五、实验内容及实验数据记录
观察典型系统二阶系统的阶跃响应，测出系统的超调和调节时间，并研究其参数变化对系统动态性能的稳定性影响。
六、实验数据处理与分析
1) 二阶系统的模拟电路如下图所示：
           
ξ、ωn的表达式如下：
                                              
ξ=1/2        ωn=

七、质疑、建议、问题讨论
通过此次实验，我们初步了解了二阶模拟系统的组成及应用，以及二阶系统分别工作在ξ=1，0〈ξ〈1，ξ〉1，ξ=0等几种状态下的阶跃响应，掌握了动态性能指标的测试方法，认识典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。