自动控制原理实验-控制系统频率特性的测试..

1、实验四控制系统频率特性的测试1、实验目的认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统组成环节的参数。2、实验装置（1）PC586微型计算机。（2）自动控制实验教学系统软件。3、实验步骤及数据处理（1）首先确定被测对象模型的传递函数G（S）,根据具体情况，先自拟三阶G（s）=上系统的传递函数，（7>+1）（7；=+2爼$+1）,设置好参数A，T庶,K。要求：人和°之间相差10倍左右，人人或人人均可，数值可在0.01秒和10秒之间选择，歹取0.5左右，K<10o设置Tl=0.1,T2=l,歹二0.5,K二5。（

2、3）设置好各项参数后，开始作仿真分析，首先作幅频特性测试。 根据所设置的人，人的大小，确定出所需频率范围（低端低于转折频率小者10倍左右，高端高于转折频率高者10倍左右）。所需频率范围是：0.lrad/s到100rad/so 参考实验模型窗口图，设置输入信号模块正弦信号的参数，首先设置正弦信号幅度Amplitude,例如设置Amplitude二1,然后设置正弦频率Frequency,单位为rads/seco再设置好X偏移模块的参数，调节Y示波器上Y轴增益，使在所取信号幅度下，使图象达到满刻度。 利用Y示波器上的刻度（最好用XY示波器上的刻度更清楚地观察），测试输入信号的幅值（用2X，”表示），

3、也可以参考输入模块中设置的幅度，记录于表7-2中。此后，应不再改变输入信号的幅度。 依次改变输入信号的频率（按所得频率范围由低到高即Q由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应多测试儿点，注意：每次改变频率后要重新启动Simulation!Start选项，观察“李沙育图形”读出数据），利用Y示波器上的刻度（也可以用XY示波器上的刻度更清楚地观察，把示波器窗口最大化，此时格数增多更加便于观察），测试输出信号的幅值（用2匕”表示），并记录于表72丄（本表格不够，可以增加）。注意：在转折频率，特别是久和乙附近应多测几点。由题意知传递函数的两个转折频率为lrad/s和10rad/s,所以选取的频率为0.

4、5rad/s>0.7rad/s、0.98rad/s、0.99rad/s、lrad/s、12rad/s、4rad/s7rad/s>9rad/s、98rad/s、99rad/s>10rad/s、10.lrad/s、10.2rad/s、14rad/s、20rad/s、40rad/s、SOrad/s、100rad/s以下是在不同频率下李沙育图及幅频特性和相频特性的分析情况(1)当3=0.5iad/s时，2Xin=22Ym=2x5.515201g!l=14.832vo=2x3.32Xm巾=sirT迫=36.75°绕行方向：逆时针如下图2Ym»II'1'

5、;1'1'111-''1'1'1'1111t*fr*fr*'1'1'1'1'1'1'1'1'1”1'1'1'1'1'1'1'1'1'11|«A1t191tss,I:1*frfr'1'1押.003452；：f>1'1'1'1'1>1'1'1'1'1It191t1t1lty;*frfrIi>1&

6、#39;1'1'1'1'1'1>1r""1t1lt1t119"I.!fr卜i-r*-(IIIIi'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1/*!fr*fr卜'1'1'1'1'1'1'1ri'1'1'1'1'1'1'1r:-s.g*fr542:-5.515:*>'1'1'1'1>

7、.1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1).Q'1'1'1'1'1'1'1'1'1'L,11'1I11>1'1'1'111>1'1'1'11iIii-1-0806-04-0.200.204060.81关轴血值)图一(2) 当3=07md/s时，2X111=22Ym=2x5.727201g=15.162X/772yo=2x4.879巾=sui'15

8、8.42°绕行方向：逆时针如下图2Yninfidl151；4;8?9)0.473;&727图二当3=0.98rad/s时2沁22Ym=2x5.1782。喙=14.282y5.067茁&口。绕行方向：逆时针如下图(-0.1067-1-0.8-0604-0.20.20图三04060.8(4) 当3=099iad/s时，2Xin=22Ym=2x4.428201g-=12.922Xm2yo=2x4.226W=sui'172.627°绕行方向：逆时针如下图2Ym5i'1»'1*”fr”fr”fr"*'1»&

9、#39;1»'*1111叩3斗10；U4ZQ11ko.001151；422G'1»'1»'1»'1»'1”fr”卜111111111”'1'1'1'1'1iiiiiiiii'1'1'1'1'1'1'1*”fr”fr”fr"*iiiiiiiiiI1'1'1”fr”friiiiiiiii1'1'1'1”1iriiiiiiiii、1III'1'

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11、)图四(5) 当3=had/s时,2Xin=22Ym=2x4.983201g空冬=13.952Xm9vO2yo=2x4.933=180-sur1=98.13°绕行方向：逆时针如下图2Ym图五(6)当3=l.21ad/s时2沁22Y”2x3.8722。噹=11.759当3=4rad/s时2沖22Ym=2x0.29820览鴛="。522y535gg誥“川9。绕行方向：顺时针如下图0504030.201-01-02-0.304'1'1'1'1'1'1'1'1'1'I'I»'1

12、'1'1乙殆”fr”fr”fr”fr严'1I'1'1'1'1'1”fr'1'1'1'1'1'1'1'1<1»«'1'11”fr0.001151：0：03535'1>1'1'1'1'1'1'1'1L.'I"'1»'1»'1»'1»'1»*1>1&#

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14、r).aa.(.1°I*;>H'1»'1»'1»'1»'1»'1»'1»'1»"J“'1'1'1'1'1'1'1'1'1)-08-0.6-04-0200.2040.608X»(幅值)图七(8)当3=7iad/s时，2X111=22Ym=2x0.0845轨篡=-21-462yo=2x0.0377X叫鑼55。绕行方向：顺时针如下图011/何阿a*；0

15、.08451:I*"F"F"F"F"F"F"F”*'1'1'1'1'1'1'1r、1”*"F"F"F"F"F”*1-ib.boiisi：a1fl1fl'ifr1I1卜I.03Z71I1C"F"F"F"F"F"F"F"F*'1'1'1'1'1'1'1'1”*iF'1

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17、x.轴iW§)-0.204-0608图八(9)当3=9rad/s时,2Xin=22Ym=2x0.046201g竺冬=-26.742Xm2yo=2x0.0268ib=180-sur1-=144.37°绕行方向：顺时针如下图2Ym.0538.020oo.o.010-0.02-0.03004。呜-M?5l：00扁>13)1'1'1'1'1'1'1'1I'I0.001151：0'1'1'102677)'1'1'1'1'1'1'1*&#

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19、11-08-0.6-040.40608-020_02XW幅值)图九(10)当3=9-8rad/S时2沖22丫哙2X0.0373心=E72yo=2x0.0233il)=180-sill"12y02Ym=141.34°绕行方向：顺时针如下图0040.030.02001-001-002-003-004I»f-0.775；0；"*1F'1*'1*03731)”IIIII1IIIIIIII1IIII”11111IIIII1IIII11IIII“Iy(I0.001151；0I俺33'11!«I1III1III('1'

20、111IIIIII».*"*'1卜'1卜1*'1*"*I”1II)I1'1'1'111'1”111”人:'1卜'1卜'1卜'1'1I”III11'1'11”11f:1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'11'111'1'11'1'1'1'1'1'1'1I'1

21、9;1'1'1I"*'1卜'1卜I”<r：11”1!«II1L1I>1II-08-06-04-0.200204060$X轴(幅值)图十a7(11)当w=9.9iad/s时，2Xin=22Ym=2x0.0365201g=-2&752Xm2vn2yo=2x0.02263巾=180-sirT一=141.68°绕行方向：顺时针如下图2Yni-O(ojm:g;frfrfrfr0365.*frfrfrfr'I'I'I'I'I'II'I'I'I'I

22、'1'1'1'1'1'11.Ifrfrfrfrfr卜*!Ifrfr卜*.'I5P.IWI151：01；0Z263*.<I*frfrfr*frfrfr'1'1'1'1.卜frfrfrfr*frfrfrfrfrfr*'1'1'1'1'1*.I*frfrfrI*frfrfrfrfrfrfrfrfr卜*frfrfrfrfrfr卜*r-0.8-0.4-02020408-003Ci020.010040030.020；轴圖）图十一(12)当G)=10iad/s时，2X111=

23、22Ym=2x0.03556201g也L=J&982Xm?v02yo=2x0.02236巾=180-sirT一=141.04°绕行方向：顺时针如下图2YmO3.O2O1Ooao0203oo*ii(-0.7529:n.(i11113556|*11.(I'I'I'I'I'I'I'I'I'I'II.1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1.1*frfrfrfrfrfr1111'II0.001151；a'11

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26、=2x0.03461201g-=-29.212Xm2yo=2x0.021824)=180-snr1140.92°绕行方向：顺时针如下图2Ym-0.0021；0OJ*frfrM61'1”'1'1'1'1'1'1I'1'1'1'1'1'1.frfrfrfrfrfrfrfr*.f'1(0.001151:(jL02182J<”-I«J(1'1'1'1'1'1'1'1”efrfrfrfrfrfrfrfr卜*A1&

27、#39;1*frfrfr卜11ii111i11Ii08-06-04-0.20020.40608x轴(幅(5)o01o-OI图十三C7(14)当3=10.2rad/s时，2X111=22Ym=2x0.03394201g=-29.392Xm2yo=2x0.021414)=180-sui'1-=140.89°绕行方向：顺时针如下图2Yni-00200411111Q.7B6；0.03391:7；'1'1'1'1'1'1'1'1'1'11.1厂、frfrfrfrfrfrfrfrfrfrfr0003452:0

28、02141=11111111111.L111111111111'1'1'1'1”'111/(11111111efr卜!'1'1'1'111frfrfrfrfrfrfrfrfrJ!1111111111111111111111111iii'1'1'1'1'1'1I11-06-fSA0406OS10.030.020.010-0.01-0.02003-0.200.2石由(tgfB)08图十四(15)当w=14iad/s时，2Xin=22Ym=2x0.01488201g-=-36.55

29、2Xm9vn2yo=2x0.01145il)=180-sur1=129.69°绕行方向：顺时针如下图2Ym002'I'I'I'I'I'I'I|.1:11'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1'1»«'1'1'1'1'1'1'1»'1'1'1'1'1”'1'

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31、69180-snr12y02Ym=119.09°绕行方向：顺时针如下图(畳lA*-0.498!2；0005596：'11'1'1'1'1抽101151；0'I'I'I'II'I'I'I004869”'III111”I*frfrfrfrfrfrfr*1卜1卜1卜1卜?'III'I'I'I'I'I$«'II'I'I'Ii!111111*frfrfrfrfr'I'I'I

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33、39;I'IIIi1>ii图十六(17)当3=40iad/s时,2X111=22Ym=2x0.00076201g-=-62.382Xm2yo=2x0.000734)=180-sur1=106.16°绕行方向：顺时针如下图2Yni11'1'1'1'1'1'1I'1'1'1'1'1'1'1'1'1'11-0J349:fr卜:0.0007576):iC.003452：0”1100072731'1'1/'1'1'

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36、;!06-04-02020608-21图十八当Z。诚s时，2沖22YH.2X0.0000491620=-86.172yo=2x0.000043i|»=180-snr12y02Ym=118.99°绕行方向：顺时针如下图54321o-1.2J-45-ffl't送'I'I'I'11'11一”1'1'1'1'1'1'I1'1'1'1'1'1”'I'I'I'I'I'I'I'1'1

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