实验四 频率特性的测试预习报告 2

实验四频率特性的测试一、实验目的1、用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性二、实验仪器1、TKKL-1控制理论实验箱1台2、TDS1001B数字存储示波器1台3、万用表1只4、U盘1只（学生自备）三、实验原理对于稳定的定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSinωt，它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω的变化而变化。即输出信号为Y（t）＝YmSin(ωt+)=Xm|G(jω)|Sin(ωt+),其中|G(jω)|=,(ω)＝argG(jω)所以，只要改变输入信号x(t)的频率ω，就可测得输出信号与输入信号的幅值比|G(jω)|和它们的相位(ω)＝argG(jω)。不断改变x(t)的频率，就可测得被测环节的幅频特性|G(jω)|和相频特性(ω)。本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系，实现对幅频特性及相频特性进行测量。四、实验内容及步骤本实验准备测量二阶系统的闭环频率特性（二阶系统可选K=200/51,T1=0.02,T2=0.051,也可根据需要自己选择，实验前需先计算，并选好测量点，特别是关键点的选择）。画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值，确定要测量的关键点的频率及要测量的频率范围，设计好实验记录表格。完成实验并记录相关实验数据，验证数据的合理性。5、二阶系统的输入信号可采用实验箱上的正弦波信号发生器的输出信号，信号的幅值及频率可以通过电位器进行调节，信号的频率可以采用实验箱上的频率计进行测量。五、实验图和数据要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图如下1、理论计算结果理论值可由MATLAB求得，MATLAB文本为clearn=3844.68;d=[1503844.68];w=logspace(-1,3,100);[G,P,w]=bode(n,d,w);[Mr,k]=max(G);Mr=20*log10(Mr),Wr=w(k)%求谐振峰值和谐振频率n=1;while20*log10(G(n))>=-3;n=n+1;endWb=w(n)%求截止频率其运行结果为Mr=2.6397，Wr=50.9414，Wb=89.0215。则理论值为频带宽度，谐振频率及谐振峰值。2、理论数据绝对频率角频率角频率对数频率相对值幅值比相位差相位差实频虚频幅值分贝数ωlogωω/ωnAN(弧度）N（角度）PQL212.566371.099210.2026661.02801-0.1688-9.671741.013399-0.172710.239949318.849561.2753010.3039981.063707-0.2638-15.11491.026908-0.277370.536444425.132741.400240.4053311.114392-0.37282-21.36091.037839-0.405910.940761531.415931.497150.5066641.178997-0.50259-28.79621.0332-0.567921.430253637.699111.5763310.6079971.252252-0.66106-37.87570.988459-0.768821.953837743.98231.6432780.709331.31987-0.85558-49.02120.865544-0.996442.4106268.1150.956631.7072010.8218091.355138-1.11529-63.90130.59615-1.216972.63967956.548671.7524220.9119951.325522-1.34587-77.11240.295643-1.292132.4477411062.831851.798181.0133281.223139-1.60362-91.8809-0.04014-1.222481.7495151169.115041.8395731.1146611.074148-1.83428-105.097-0.27976-1.037080.621281275.398221.8773611.2159940.916474-2.02491-116.019-0.40202-0.82359-0.75761381.681411.9121231.3173260.774021-2.1763-124.693-0.44055-0.63641-2.2249513.5485.074331.9297991.3720460.70659-2.2441-128.578-0.44061-0.55239-3.016651487.964591.9443081.4186590.654555-2.29535-131.514-0.43384-0.49013-3.681071594.247781.9742711.5199920.55733-2.38957-136.912-0.40702-0.38072-5.0777616100.5312.00231.6213250.478806-2.46519-141.245-0.37339-0.29973-6.3968118113.09732.0534521.823990.363264-2.57791-147.704-0.307339-0.19409-8.7955430188.49562.2753013.0399840.116301-2.85248-163.435-0.11147-0.03316-18.688350314.15932.497155.066640.039989-2.97748-170.597-0.03945-0.00653-27.96