实验四典型环节和系统频率特性的测量

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1、一、实验目的1、了解典型环节系和统的频率特性曲线的测量方法2、根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数二实验设备1、T11BDC-1型控制理论•计算机控制技术实验平台2、PC机一台（含“THI3DC-1”软件）、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线三实验内容（1）'惯性环节的频率特性测试i.CR1=R2=1OOK01uFR0=200K1才雛腦動7^+i=0.1S+1实验记录Bode图出呆；麟車叶）;理论计算数据o5-4<61)T3>oseqQ.oV•9111f1V1V1，■■41»■Tii•ii•»

2、1*•iiiil■M:111111■■扈■■皇11皇■會II

3、IBodeDiagram0505•114Cjl(gp)0)T3nl!u6e2o•35o•3410°101102Frequency(rad/s)(2)二阶系统⑽，惯性环节，丄；帆积分环节’①去②忐；0円’反相’GO;可以得到:Rx=]QQK:G(S)=Wn:2.236(=1.118Rv=[QK:G(S)=AD配量邇道号：

4、磾"Hl•■)▼采祥频率(Hz):开始采集手动簟采

5、折线生成UAHCS週道号：[SSl~'幅值：I5起始频率(Hz):I0-2±j终止频率(Hz):场量:0.2扫频綸出

6、ADR量通道号LI通道(l-2)3采祥頻率(Hz):

7、漏刍开始采集手动单采IfIL•坼释g」

8、52+

9、2x75x—5+5250^+2x^xf+50Wn=7.071Z>0.3536实验记录波特图Rx=l()0K20151050•5•10-30-35•40•45•50-55-6010100Frequency(rad/sec)1520251000仿真结果:1吻1^^^?!'TIll'llSw—一111111111ft1III■■量ii1lllilBodeDiagramoooooooooo-1-2-34-5-6-7-8(ap>spnlcees5o4.9《Dep)esexzd35<1801101—Frequency(rad/s)BodeDiagram1Fill'•»•1«1f111I11'.

10、1III2010ooooV4-3《(Dfoa'Dn.trCCTekM40•50505-4'cp{Be-a)eseqQ.•600804—10I—10Frequency(rad/s)Jt•模拟电路阁为芄中RflOOK，R2=100K,C,=O.1uF,C2=1uF其传递函数为(l+^C^Xl+^C.S)(l+7^)(iy)(i+r2c2s)(+r,c}s)+r}c2s(i+/?r25)(i+w)Gr()=-T、其中7]=7?】C】，T2=R2C2p«校正前观察响应曲线为M1.74f0(:仁<1Xl=2D02M2.76n=AX=3.1M=3.443.78<124.464.81MI:0.7

11、StepResponse9pr41ldG斗00.20.40.60.811.21.41.61.82Time(sec)BodeDiagram200-20-600-45-90-135io"2101010Frequency(rad/sec)-40校正后串联一个惯性装置所求校正装置的传递函数为:0,55+10.045+1波特图校正前后对比••令加4小0225260«ttRnvrton.x?,

12、SO-t0-0-17-tb!.**f«r)»<1n«Tl«2Xa2礬•UX(HAni/Atsxw1.4StepResponse2o.00.511.522.5321.8o.6o..4cTime(sec)Bod

13、eDiagram-13510"110°io1102Frequency(rad/sec)-18040200-20-40-60-90思考题：1、根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性,试问这在什么系统时才能实现？必须在开环二阶系统中，而且只能确定最小相位系统。2、实验时所获得的性能指标为何与设计时确定的性能指标有偏差？因为在设计时，很多计算采用的近似计算，同时实验时用的电阻元件参数与设计不完全一致。3.什么是超前校正装置和滞后校正装置，他们各利用矫正装置的什么特性对系统进行校正？答：超前校正装置用于改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系

14、统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。而滞后校正装置则通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时乂使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统屮高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。