实验三线性系统的频域剖析

京联合大学京联合大学书自动控制原理实验指导书自动控制原理实验指导书PAGE2京联合大学学 院自动化 专 业电气工与自动化班 级： 学 号：姓 ： 成 绩：20141112实验三 线性控制系统的频域分析 31 性测试一．实验目的了解线性系统频率特性的基本概念。了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）的构造及绘制方法。二．实验内容及步骤被测系统是一阶惯性的模拟电路图见图 3-1，观测被测系统的幅频特性和相频特性，填入实验报告，並在对数座标纸上画出幅频特性和相频特性曲线。本实验将正弦波发生器（5）单元的正弦波加于被测系统的输入端，用虚拟示波器观测被测系统的幅频特性和相频特性，了解各种正弦波输入频率的被测系统的幅频特性和相频特性。图 3-1 被测系统的模拟电路图实验步骤：（1）将函数发生器（5）单元的正弦波输出作为系统输入。① 在显示与功能选择（）单元中，通过波形选择按键选中‘正弦波（正弦波指示灯亮② 量程选择开关 2置下档，调电器 ，正弦波频率为 （D1单元显示）。调B5单元的正弦波调幅电器，正弦波幅输出为 2V（D1单元显示）。（2）构造模拟电路：按图 3-1置路及测线，下。（）置路套 （）测线1234输入1234输入B5（N）A（H1）A（T）6（H）示波器B5（N）B（）1档A（T）3（2）1A3S1，S7，S92A6S2，（3）观：京联合大学京联合大学书系统的频率响应分析系统进入非线性状态。足观察要求。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。三．报告要求：V。观测幅频特性和相频特性，填入报告。並画出幅频特性、相频特性曲线。输入频率

相频特性()Hz 计算值 测量值 计算值 测量值1.611.6911.71-123.210.7411.10-21.9-244.59.6210.27-29.5-316.47.718.17-38.8-3885.966.23-45.1-489.64.254.62-50.3-51频率=8Hz频率=9.6Hz京联合大学 书G(s)=2/(1+0.02)W=2π*f（w

1w2)nwTL)（w）3.2 一阶惯性环节的频率特性曲线．目的了解和掌握的对幅频特L(和相频特频特性和虚频特的计算。了解和掌握的转折频率ω时间常对转折频率的影响了解和掌握对幅频曲线和相频曲线（波德图、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘方法。二．内容及步骤了解和掌握对幅频曲线和相频曲线（波德图、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘方法。的频率特测试电路见图图3-2 步骤：将/模转换器（B2）OUT2作为被测系统的输入。构造模拟电路3-2安置短路套及测孔联线，表如下。5京联合大学京联合大学实验指导书PAGEPAGE10块跨接座号12A3A6块跨接座号12A3A6S1，S7，S9S2，S612345入B2（OUT2）→A3（H1）A3（OUT）→A6（H1）A6（OUT）→A8（CIN1）A8（COUT1）→B8（IRQ6）A6（OUT）→B7（IN4）运行、观察、记录：①运行，如需在特性曲线上直接标注某个扫描点的角频率ω、幅频特性或相频特性φω②测试结后(分，可点击界面下的频率特性选择框中的一项行(幅相曲线特)。示波器的虚拟示波器的用。示该系统用户点取的频率点的ω、、、、Re需的频率点（为上的，本实验机选取的频f，以z的入后测后在界面上f、ω、、、、Re相据，在曲线上打‘实验要：按下表3-23C。在填上频率（φ=45°）测量值计算值。T0.02频率50.8950京联合大学京联合大学书33 二阶闭环系统的频率特性曲线L()nξ谐振r影响及r)理论值作填入报告。内容及步骤被测模拟电路图3-3所示观测曲线测试其谐振。r r改变被测各项电路参画出其模拟电路图及曲线並测量谐振

填入报告。r r3-3 B23-3套 b块号跨接座号入B22A块号跨接座号1A1S42A2S3A3S81A1S42A2S3A3S85A6S2联AT→6H）负反馈 AT→1H）6 AT→相位量A1→8）量 AT→B7）跨接元件9

中可变阻跨接到A和AB2T扫描点设’京联合大学京联合大学书zφ。频设置’规定现测试。②奈奎斯图。系统Re，0.1Hz例所择信号f4.19Hz4.1Hz送到被测对象输端将会把鼠信号送到被测对象界面方f、Re关数同时打‘十字足够多则将成近似光滑。及位。和谐振峰测试：r(r)rr(r)图3-4 三．报告求：按下3-3所被测系统：惯性常数A3）T积分常数Tir））计算值测量值计算值测量值253惯性常数A3）T积分常数Tir））计算值测量值计算值测量值253）0.12）1 15.615.084.74.1834 二阶开环系统的频率特性曲线L()()，参c影响及值穿越c影响及值穿越位裕度

nc c研究表征稳定程度位裕度值穿越影响。c曲线曲线曲线构造及绘方法内容及步骤c被测模拟电路图3-3所示（同位裕度。cc改变被测各项电路参画出其模拟电路图及位裕度。c步骤：将/模转换器（B2）OUT2作为被测输入。3.2节《。运行观察记录：/OUT2作为被测输入程序，在界面菜单下线响应分析项选择值以φω的扫描点上小框内点击下（打√确认后将弹出拟示波器界面点始即可按‘扫描点设置’表规定值现测试。测试结束后再在示波器界面左上角’示波器界面左上角红字将变为‘’后再在示波器界面下部‘’选择框点击（任项在示波器上将转为‘’显示界面可点击界曲线（伯德图）曲线（奈奎斯图。。的显示状态。图3-3的被测二阶系统的开环对数幅频曲线的实验结果见图3-5所示。③显示该系统用户点取的频率点的ω、L、、Im、Ref，0.1Hzf4.1Hz送入到被测对象的输入端，实验机将会把鼠标点取的频率点的频率信号送入到被测对象f、ω、、、、Re足够多，则特性曲线将成为近似光滑的曲线。ω值及幅值或相位值。在软件安\Aedk\LabACT\阶频率特性数据.txt将所测试到的、mRe只用‘关后打开’的。ωc，相位γ的测试：在开环对数幅频曲线就可以根据‘十字标记’测得系统的幅值频率ωc3-5；同时还可在开环对数相频曲线上根据‘十