试验四报告剖析VIP免费

1自动控制原理实验报告2系统频率特性的测试实验报告姓名：实验名称：一、实验目的1．了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法；2．根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。二、实验原理1．系统（环节）的频率特性设G(S)为一最小相位系统（环节）的传递函数。如在它的输入端施加一幅值为mX、频率为的正弦信号，则系统的稳态输出为)sin()()sin(tjGXtYymm由式①得出系统输出，输入信号的幅值比相位差)()(jGXjGXXYmmmm(幅频特性))()(jG(相频特性)式中)(jG和)(都是输入信号的函数。2．频率特性的测试方法2.1李沙育图形法测试2.1.1幅频特性的测试由于mmmmXYXYjG22)(改变输入信号的频率，即可测出相应的幅值比，并计算mmXYAL22log20)(log20)(（dB）其测试框图如下所示：3图4-1幅频特性的测试图(李沙育图形法)注：示波器同一时刻只输入一个通道，即系统（环节）的输入或输出。2.1.2相频特性的测试图4-2幅频特性的测试图(李沙育图形法)令系统（环节）的输入信号为：tXtXmsin)((5-1)则其输出为)sin()(tYtYm(5-2)对应的李沙育图形如图4-2所示。若以t为参变量，则)t(X与)t(Y所确定点的轨迹将在示波器的屏幕上形成一条封闭的曲线(通常为椭圆)，当t=0时，0=)0(X由式(5-2)得)sin()0(mYY于是有mmYYYY2)0(2sin)0(sin)(11(5-3)同理可得mXX2)0(2sin)(1(5-4)其中)0(2Y为椭圆与Y轴相交点间的长度；)0(2X为椭圆与X轴相交点间的长度。式(5-3)、(5-4)适用于椭圆的长轴在一、三象限；当椭圆的长轴在二、四时相位的计算公式变为：mYY2)0(2sin180)(10mXX2)0(2sin180)(104mYY2)0(2sin180)(10或mXX2)0(2sin180)(10下表列出了超前与滞后时相位的计算公式和光点的转向。相角超前滞后0~9090~1800~9090~180图形计算公式=Sin-12Y0/(2Ym)=Sin-12X0/(2Xm)=180°-Sin-12Y0/(2Ym)=180°-Sin-12X0/(2Xm)=Sin-12Y0/(2Ym)=Sin-12X0/(2Xm)=180-Sin-12Y0/(2Ym)=180°-Sin-12X0/(2Xm)光点转向顺时针顺时针逆时针逆时针2.2用虚拟示波器测试图4-3用虚拟示波器测试系统(环节)的频率特性可直接用软件测试出系统(环节)的频率特性，其中Ui信号由虚拟示波器扫频输出（直接点击开始分析即可）产生，并由信号发生器1（开关拨至正弦波）输出。测量频率特性时，信号发生器1的输出信号接到被测环节或系统的输入端和示波器接口的通道1。被测环节或系统的输出信号接示波器接口的通道2。3．惯性环节传递函数和电路图为11.011)()()(sTSKsususGio图4-4惯性环节的电路图5其幅频的近似图如图4-5所示。图4-5惯性环节的幅频特性若图4-4中取C=1uF，R1=100K，R2=100K，R0=200K则系统的转折频率为TfT21=1.66Hz4．二阶系统由图4-6(Rx=100K)可得系统的传递函数和方框图为：22222255512.01)(nnnSSSSSSSW5n，12.125525（过阻尼）图4-6典型二阶系统的方框图其模拟电路图为图4-7典型二阶系统的电路图其中Rx可调。这里可取100K)1(、10K)707.00(两个典型值。当Rx=100K时的幅频近似图如图4-8所示。6图4-8典型二阶系统的幅频特性)1(三、仪器及装置1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱；2．PC机一台(含“THKKL-6”软件)；3．USB接口线；四、实验数据处理（图形或数据）1．惯性环节1.1根据图4-11惯性环节的电路图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路。其中电路的输入端接信号源的输出端，电路的输出端接示波器接口单元的通道2输入端；同时将信号源的输出端接示波器接口单元的通道1输入端。1.2设置终止频率为100rad/s。1.3点击软件的“开始分析”，既完成波特图的幅频特性及相频特性图：72．二阶系统根据图4-7所示二阶系统的电路图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路图如下。2.1当KRX100时，设置终止频率为20rad/s。2.2当KRX10时，设置终止频率为20rad/s。8五、实验结果及讨论1．写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图；（1）惯性环节：传递函数和电路图为11.011)()()(sTSKsususGio图4-4惯性环节的电路图（2）二阶系统由图4-6(Rx=100K)可得系统的传递函数和方框图为：22222255512.01)(nnnSSSSSSSW5n，12.125525（过阻尼）图4-6典型二阶系统的方框图其模拟电路图为图4-7典型二阶系统的电路图92．把...