自动控制原理实验 自控三

一、实验目的和要求(必填)

1.掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。

2.掌握控制系统的频域分析方法。

二、实验内容和原理(必填)

频域分析法是应用频域特性研究控制系统的一种经典方法。它是通过研究系

统对正弦信号下的稳态和动态响应特性来分析系统的。采用这种方法可直观的表

达出系统的频率特性，分析方法比较简单，物理概念明确。

1.频率曲线主要包括三种:Nyquist图、Bode图和Nichols图。

1)Nyquist图的绘制与分析

MATLAB中绘制系统Nyquist图的函数调用格式为：

nyquist(num,den)频率响应w的范围由软件自动设定

nyquist(num,den,w)频率响应时的范围由人工设定

[Re,Im]=nyquist(num,den)返回奈氏曲线的实部和虚部向量，不作图

①实验对象：选择一阶惯性其传函为G(s)=l/0.ls+1

②模拟电路图

③测量方式：实验中选择直接测量方式，用CH1路测输出测量端，通过移动游标,

测得输出与信号源的幅值和相位关系，直接得出一阶惯性环节的频率特性。

三、主要仪器设备

1.实验箱

2.MATLAB仿真软件

四、操作方法与实验步骤

1.实验接线:按模拟电路图3.1-5接线，将信号源单元的“ST”插针与“S”插针断开,“ST”插针与“+5V”

插针用短路块短接。信号输入由信号源正弦波提供，幅值设为

2.直接测量方法(测对象的闭环频率特性)

(1)“CIH”路测量图3.1-5中的信号输入端，“CH2”路测量图3.1-5中的4#运放输出端。

(2)进入仪器功能选择界面界面，选择“频率特性”功能，选择一组合适的频率测量点，具如下表所

示:增益(Gain)相移(PhacelX3)在每一个频车和要点。需要移动酒标，将两路营标同时发置在两路

位号的相部的技峰便谷)处或零点处、来确定西路信号的相位调移，两路信号的脑值系统将自动实

图。接称人城数据。重及操作(3),直到所有参数测量完毕。(4)待所有参数测量完毕后，点击“波特

图按钮，弹出波特图富口观察所离等的波特栗若时某些利量点不满意，可点击“返回”清除后重新

输入，直到达到满意的改果

3.间接测量方法:(测对象的开环频率特性)"CH『路测量图3.1-5中1#运放输出端，“CH2”路测量

图3.1-5中的3*运放输出端.适当选取测量点(可参考直接测量所测的点)，仪器功能选择界面中选

择“频率特性”，分别录入各个频率的误差和反馈数据。测得对象的开环波特图.

4.注意：

⑴测量过程中要去除运放本身的反相的作用,即保持两路测景点的相信关系与运放无关，所以

在测量过程中可能要适当加入反相器，滤除由运放所导致的相位问题。

(2)测量过程中，可能会由于所测信号幅值衰减太大，信号很难读出，须放大，若放大的比例系数

不合适，会导致测量误差较大。所以要适当地调整误差或反馈比例系数。

频率⑴角频率(aFreq)增益(Gain)相移(Phase)

0.1Hz0.628

0.5Hz3.14

1.0Hz6.28

1.5Hz9.42

2.0Hz12.56

3.0Hz18.84

5.0Hz31.4

10Hz62.8

五、实验数据记录和处理

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六、实验结果与分析（必填）

七、讨论和心得

通过本次实验的学习，我们掌