实验四典型环节和系统频率特性的测量综述

1、北京工业大学自动化专业一、实验目的1、了解典型环节系和统的频率特性曲线的测量方法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、THBDC-1型 控制理论计算机控制技术实验平台37针通信线1根、16芯数据2、PC机一台（含“ THBDC-1软件）、USB数据采集卡、 排线、USB接 口线三实验内容（1）惯性环节的频率特性测试Ml Ro_111 -J.1Ro| 1 -4-1iUo bc匸十十R1=R2=100K C=1uF R0=200K闭环传递函数为Uo(S) _ KUj(S) TS 1101S+1AD配潼逋道号：国道询二采禅频率（中）：5000实验记录Bode图通道恆道1 - 幅E

2、： r起始频终止频車（中）：増豊扫境输出J ?1理论计算数据DBode Diagram1010神10Frequency (rad/s)5(於3OJSELIa(2)二阶系统1 1 1OP1,惯性环节，右；OP2，积分环节，SHHs； OP3,反相，(-1)；北京工业大学自动化专业1(D1D01000Frequencyfrad/ss izjI ,ujhch声邇号;週道1幅值：可以得到:RxRxJj圮Jfe频率Hr)：傘止般宰(He)：zzadssh通适号：晦卩曰二 孫料頻宰(Hz);LOOO开际集伶止采集5= 100K :G(S)=S? + 2 江 J5 汇5 S + 52= 10K : G(S)

3、=50S22 丽：二5050200/1=2.236 Z=1.118/=7.071Z=0.3536、k实验记录波特图 Rx=1 (30K10 100 1000Fret|uency(ifad/s 匚 j3015105口-5101530苗3035犯459O56&C- F - i - - - - - - mp Bpnls星ADfl通道号：瞬g厂二 采祥牆率(吃)： h000 1j开始采集停止来集手动单来、口認祖r炜更Dxzd niz实验记录波特图 RXIUK152025-30詞d詞5-50-55-6020151050-5-10 0*3、I 3 I亠北京工业大学自动化专业ODDo o-B仿真结果:日曲

4、DiagramDoffiE-60o1DnIO1151Frequency (rads)Bode Diagram00-0000000 w. 一 Fji -51 Ujpi-Dn-cdnis-requency (rad&)鸟无源滞后一超前校疋网络Jt模拟电路图为kDCz-二0 Q图3-3无源滯后一超前校正网络萇中 RIOOK, R2=100K, Cl=OJuF? C2=1uF 其传递函数为厂 心_ （1+“。出）（1+鸟6）_（1 + 食厂（1 + 專）（1 + J?2C25X1 + gS、+ R.C2S （1 + 化和 + 耳$ / 0）具中珀=7?CT2 = R2C2 ft校正前观察响应曲线为St

5、ep Response站 prqj-duv6 5 4 OI.OIG.32 1 -o0.40.60.61.21.41.61.820-40OB20600Time (sec)Bode Diagramo108110Frequency Crad/sec)3510io2北京工业大学自动化专业校正后串联一个惯性装置所求校止装置的传递函数为:G,S）二0.55 + 10,045 + I波特图校正前后对比Step Response62pj 2KI(nud站pn坐du!11.52Time (sec)40(Bptpn 七吕 mWLn31Bode Diagram101Frequency (rad/sec)思考题:1、

6、根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性, 试问这在什么系统时才能实现？必须在开环二阶系统中，而且只能确定 最小相位系统。2、实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差？因为在设计时，很多计算采用的近似计算，同时实验时用的电阻元件参数与设计 不完全一致。3. 什么是超前校正装置和滞后校正装置，他们各利用矫正装置的什么特性对系 统进行校正？答：超前校正装置用于改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提 下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大 系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角 出现在系统新的穿越频率点。而滞后校正装置则通过加入滞后校正环节， 使系统 的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正