主頁 > 技術文章 > 二階網絡狀（zhuàng）態軌跡的顯（xiǎn）示--信號與係統實驗箱 2021-12-09

二階網絡狀態軌跡的顯示--信號與係統實驗箱

一（yī）、實驗目的
1.掌握觀（guān）察（chá）二階電（diàn）路狀態軌跡的方法；
2.檢驗根據給定任務，自行擬（nǐ）定實驗方案的能力。
二、實驗原理說明
1.任何變化的物理過程在第一時刻所處的“狀態”（狀況、形態或姿態），都可以用若幹被稱為“狀態變量”的物理量來描述（shù）。電路也不例外，若一個含儲能元（yuán）件的網絡（luò）在不同時刻各支路電壓、電流都在變化，那麽電路在不同時刻所處的狀態也不相同。在電路中是（shì）選擇電容的電壓和電感的電流為狀態變量，所以了解了電（diàn）路中VC和VL的變（biàn）化，就可以（yǐ）了（le）解電路狀態的變化。
2.對n階網絡可以用n個（gè）狀態變量來描述。可以設想一個n維空間，每一維表示一個（gè）狀態變（biàn）量（liàng），構成一個“狀（zhuàng）態空間”。網絡在每一時刻所處的（de）狀態可以用狀態空間中的一個點來表達，隨著時間的變（biàn）化（huà），點的移動形成一個軌跡，稱為“狀態軌跡”。二階網絡的狀態空（kōng）間就是一個平麵，狀態軌跡是平麵上的一條（tiáo）曲線。電路參數（shù）不（bú）同，狀態軌跡也不相同，電路處於過阻尼、欠阻尼（ní）和無阻尼情況的（de）狀態（tài）軌跡如實驗（yàn）圖5-1、5-2和5-3所（suǒ）示。

（a）iL和vc波形（b）狀態軌跡
圖5-1 RLC電路在過阻尼時的（de）狀態軌跡

（a）i和vc波形（b）狀態軌跡
圖5-2 RLC電路在欠阻尼時的狀態軌跡

（a）i和vc波形（b）狀態軌跡
圖5-3 RLC電路在R=0時的（de）狀（zhuàng）態軌跡
三、實驗內容
用示波器顯示二階網絡狀態軌跡的原理與顯示李沙育圖形（xíng）完全一樣。它采用方波作為激勵源，使過渡過程能重複出現，以便於用一般示波器觀察。
因為由方波激勵，它有正負兩次跳變，因此所觀察到的狀（zhuàng）態軌（guǐ）跡如圖5-4所（suǒ）示，圖中實線部分對應於正跳變引起的狀態變化，虛線部分則是負跳變相應的（de）狀態變化。

圖5-4 狀態軌跡
將頻率f=1KHz、幅度A=2的方波激勵接於P501處。示（shì）波器工作方式為“X-Y”，CH1接（jiē）於TP501，CH2接於TP502或TP503處。調整（zhěng）電位器（qì）（4.7K），使電路工作於不（bú）同狀態（欠阻尼、臨界阻尼、過（guò）阻尼）。可觀（guān）察到如圖5-1（b）、5-2（b）及5-3（b）所示的軌跡狀態圖（tú）。
實驗電路圖如圖5-5所示。

圖5-5 二階網絡狀態軌（guǐ）跡（jì）實驗電路圖（tú）
注：當用萬用表測量可變電位器（4.7K）的電阻值（zhí）時，信號源（yuán）要撤離（斷開函數發生（shēng）器（qì）H701端與P501之間的（de）連接）。
四、實（shí）驗報告要求
繪製不同狀態的軌跡。
五、實（shí）驗設備
1.雙蹤示波（bō）器1台
2.信號與係統實驗箱1台

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