东南大学自动化学院 《自动控制实验》 实验报告 实验名称：系统频率特性的测试 姓 名： 谢嘉宇 学 号： 0 8 0 1 1 2 0 9 专 业： 自动化 组 别： 同组人员：田士勇吴浩实验时间：2 0 1 3 年 1 1 月 2 9 日 评定成绩： 审阅教师：马天河 一、实验目的： （1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义 （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法 （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数 二、实验原理： 在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的前提和难点。建模一般有机理建模和辨识建模两种方法。机理建模就是根据系统的物理关系式，推导出系统的数学模型。辨识建模主要是人工或计算机通过实验来建立系统数学模型。两种方法在实际的控制系统设计中，常常是互补运用的。辨识建模又有多种方法。本实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数，俗称频域法。还有时域法等。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。模型只取主要部分，而不是全部参数。 另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用 Bode图设计控制系统就是其中一种。 幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即)()(ioUUA，测幅频特性时，改变正弦信号源的频率测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值 测相频有两种方法： （1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的 Y1和 Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出波形的周期T和相位差Δ t，则相位差0360Tt。这种方法直观，容易理解。就模拟示波器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。 （2）李沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的 X轴输入，将系统输出端的正弦信号接示波器的 Y轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值；椭圆所在的象限；椭圆轨迹的旋转方向三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言，这种方法用于低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器，建议用双踪信号比较法。 利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode图和 Nyquist图 Y1 100 100K 200K 200K 100K 100K 200K 200K 0.47 μF 0.1μ F 1μ F 正 弦 信号源 虚 拟示 波AD1 AD2 - + - + - + - + 三、实验设备： THBDC-1 实验平台 THBDC-1...
