频率响应实验报告

1、VERSBEUNANGVERSBEUNANG自动控制原理实验报告实验二频率响应测试姓名：学号：单位：机械工程及自动化学院日期：2013年12月27日实验二频率响应测试、实验目的掌握频率特性的测试原理及方法。学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。二、实验内容测定给定环节的频率特性。系统模拟电路图如下图：K取K取女时阴取帥0K图2-1系统传递函数为:取R=200KQ,则G(S)=200S2+10S+200若正弦输入信号为Uj(t)=ASin(st),则当输出达到稳态时，其输出信号为U(t)=A2Sin(st+血)。改变输入信号频率f=竺值，便可测得二组AjA2和血随f(或2ln

2、3)变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。三、实验原理1幅频特性即测量输入与输出信号幅值亠及A2,然后计算其比值A祝2.实验采用李沙育图形法进行相频特性的测试。设有两个正弦信号：X(st)=XmSin(st)，Y(st)=YmSin(st+血)若以X(t)为横轴，Y(t)为纵轴，而以s作为参变量，则随着st的变化，X(t)和Y(t)所确定的点的轨迹，将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上成称为的“李萨如图形”3相位差角屮的求法：对于X(st)二XmSin(st)及Y(st)二YmSin(st)当st=0时，有X(0)=0；Y(0)=YmSin(血)当李萨如图

3、性的长轴位于第一、三象限时，即血二-arcsin(Y。/Ym)；当李萨如图性的长轴位于第二、四象限时，即血二arcsin(Y0/Ym)-1800；确定系统的传递函数根据系统的频率特性曲线可以确定系统的传递函数形式，结合其中一些关键点的数据可以确定相关参数，进而确定系统的传递函数。四、实验数据YmA/2)2.152.182.222.292.372.482.612.902.923.033.133.12Y00.150.270.390.540.831.011.221.951.992.402.883.03A12.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.00

4、幅频特性(M)1.081.091.111.141.191.241.301.451.461.511.561.56相频特性(血)-3.91-7.14-10.12-13.60-20.54-23.93-27.93-42.09-42.98-52.35-67.26-76.363n131415161718202224303540YmA2.972.712.412.141.891.661.301.030.840.500.350.27(2)Y02.972.602.261.881.381.110.870.460.330.090.050.04A12.002.002.002.002.002.002.002.002.00

5、2.002.002.00幅频特性(M)1.491.361.211.070.940.830.650.520.420.250.180.13相频特性()-90.00-106.38-110.24-118.34-133.05-137.99-138.09-153.77-156.64-169.55-171.21-171.03幅频特性曲线：幅频特性曲线可见，幅频特性随着输入信号频率增加，先增加，后减小，最后衰减到0。峰值对应的频率就是二阶系统自身的频率。相频特性曲线：相频特性曲线可见，相频特性岁输入信号频率增加，一直增加。输入信号频率为0时，输入和输出同相；当输出信号逐渐增大时，输入输出接近反相。相频特性为9

6、0度的点，对应着幅频特性中的峰值，也就是二阶系统本身的频率。11系统的响应是典型的二阶系统响应。对于二阶振荡环节G(s)=勢2(4)2+2f4+13九3九s2+2s胪+3(4)2+2f4+13九3九特征点：3=3n,M=,甲=90n2易知当Y(0)/Ym接近1时，3的值即为n,Ac/Ar的值等于1/2?k=2时甲=90时，3=13radsi=3nM=1.49,故f=0.34故G(s)=S2+2g“S+3佥169S2+8.84+169理论值G(S)=200S2+10S+2003误差：a=|13也001x100%=8.1%n丿200?误差：a=|0.340.351x100%=2.6%0.35误差在允许范围内，说明理论成立六、误差分析电容电阻的标称值和实际值一般都有误差。运放并非理想运放，放大倍数理论参数与实际参数有误差。在matlab图形中读取数据时，数据都是离散的，因为在A/D转换中不可能连续转换，因此可能对读数产生印象：找到的Ym可能并不是最大值，最大值点的数值不可读；可能找不到X=0的点不在可读数据中，要进行估读或