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本文格式为Word版,下载可任意编辑——线性控制系统的频率响应分析一.试验目的
1.了解和把握对数幅频曲线和相频曲线(波德图)、幅相曲线(奈奎斯特图)的构造及绘制方法。
2.二阶开环系统中的相位裕度
和幅值穿越频率
的计算。
二.试验内容及要求
1.一阶惯性环节的频率特性曲线测试。
2.二阶开环系统的频率特性测试,研究表征系统稳定程度的相位裕度幅值穿越频率
对系统的影响。
和
三、试验主要仪器设备和材料
1.labACT自控/计控原理试验机一台2.数字存储示波器一台
四、试验方法、步骤及结果测试
1.一阶惯性环节的频率特性曲线
惯性环节的频率特性测试模拟电路见图4-1。
图4-1惯性环节的频率特性测试模拟电路
试验步骤:注:‘SST'不能用“短路套〞短接!
(1)将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入。(2)按图4-1安置短路套及测孔联线。(3)运行、观测、记录:
①运行LABACT程序,选择自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-试验项目,选择一阶系统,再选择开始试验,点击开始,试验机将自动产生0.5Hz~64Hz多个频率信号,测试被测系统的频率特性,等待将近十分钟,测试终止。
②测试终止后,可点击界面下方的“频率特性〞选择框中的任意一项进行切换,将显示被测系统的对数幅频、相频特性曲线(伯德图)和幅相曲线(奈奎斯特图),同时在界面上方将显示点取的频率点的L、、Im、Re等相关数
据。如点击中止,将中止示波器运行,不能再测量数据。③分别改变惯性环节开环增益与时间常数,观测被测系统的开环对数幅频曲线、相频曲线及幅相曲线,在幅频曲线或相频曲线上点取一致的频率点,测量、记录数据于试验数据表中。
试验数据表1:改变惯性环节开环增益,(T=0.05,C=1u,R2=50K)
角频率f=[Hz]幅值L[dB]输入电阻R1(A6)相位差实部Re虚部Im50K(K=1)100K(K=0.5)200K(K=0.5)
[°]测量值/计算测量值/计算测量值/计测量值/计值值算值算值试验数据表2:改变惯性环节时间常数,K=1(R1=50K、R2=50K)
角频率f=[Hz]反馈电容C(A6)1u(T=0.05)2u(T=0.1)3u(T=0.15)幅值L[dB]相位差[°]实部Re虚部Im测量值/计算值测量值/计算测量值/计算测量值/计值值算值2.二阶开环系统的频率特性曲线
二阶系统模拟电路图的构成如图4-2所示。
图4-2二阶闭环系统频率特性测试模拟电路
试验步骤:注:‘SST'不能用“短路套〞短接!
(1)将数/模转换器(B2)输出OUT2作为被测系统的输入。(2)构造模拟电路:安置短路套及测孔联线。(3)运行、观测、记录:
①进入自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-试验项目,选择二阶系统,点击开始,试验开始后,试验机将自动产生0.5Hz~16H等多种频率信号,测试终止后,界面显示二阶系统闭环幅频曲线。②闭环频率特性测试终止后,再在示波器界面左上角的红色‘开环'或‘闭环'字上双击鼠标,将在示波器界面上弹出‘开环/闭环'选择框,点击确定后,示波器界面左上角的红字,将变为‘开环'。另可点击界面下方的“频率特性〞选择框中的任意一项进行切换,将显示被测系统的开环对数幅频、相频特性曲线(伯德图)和幅相曲线(奈奎斯特图)。③幅值穿越频率ωc,相位裕度
的测试:
在开环对数幅频曲线中,用鼠标在曲线L(ω)=0处点击一下,待检测完成后,就可以根据‘十字标记'测得系统的幅值穿越频率ωc;同时还可在开环对数相频曲线上根据‘十字标记'测得该系统的相角,计算出相位裕度
。
④改变增益K、改变惯性环节时间常数及改变积分环节时间常数,观测波形,记录开环系统幅频
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