实验四系统频率特性测量(模拟实验).doc

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1、实验四系统频率特性测量一、实验目的1．加深了解系统及元件频率特性的物理概念。2．掌握系统及元件频率特性的测量方法。二、实验仪器1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理1．模拟电路图图4-1二阶系统的模拟电路若输入信号U1（t）=U1sinwt,则在稳态时，其输出信号为U2（t）=U2sin（wt+Y），改变输入信号角频率w值，便可测得二组U2/U1和Y随w变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。图4-2二阶系统原理图图4-1为二阶系统的模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和比例

2、环节组成。图4-2为图4-1的方框原理图，图中。由图4-1求得二阶系统的闭环传递函数为：典型二阶系统的闭环传递函数为：对比可得：，若令，，则，由上式可知，调节开环增益的值，就能同时改变系统阻尼比和无阻尼自然频率的值，我们可以改变k的值，令系统处于稳定状态下。当，，系统处于欠阻尼状态，当，，系统处于临界阻尼状态，当，，系统处于过阻尼状态。四、实验步骤1．连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。2．启动计算机，在桌面双击图标

3、[自动控制实验系统]运行软件。3．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。测频率图4．选中[实验课题→系统频率特性测量→手动方式]菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。参数设置完成后点确认等待观察波形，如图4－4所示。图4-4手动方式测量波特图测波特图5.在测量波特图的过程中首先应选择[实验课题→系统频率特性测量→自动方式→数据采集]采集信息。如图4－5所示。图4-5数据采集6.待数据采样结束后点击[实验课题→系统频率特性测量→自动方式→波特图观测]即可以在显示区

4、内显示出所测量的波特图。测奈氏图7．在测量波特图的过程中首先应选择[实验课题→系统频率特性测量→自动方式→数据采集]采集信息。8．待数据采样结束后点击[实验课题→系统频率特性测量→自动方式→奈氏图观测]即可以在显示区内显示出所测量的奈氏图。9．按表4-1所列频率，测量各点频率特性的实测值并计算相应的理论值。表4-1F（Hz）ω（rad/s）理论值实测值L（ω）φ（ω）2Xm2yo2ymL（ω）φ（ω）五、实验报告1．画出被测系统的结构和模拟电路图。2．画出被测系统的开环曲线与曲线。3．整理表中的实验数据，并算出理论值和实

5、测值。六、预习要求1．阅读实验原部分，掌握利用实验软件进行频率特性测量的方法。2．画出被测系统的开环曲线与曲线。3.按表中给出格式选择几个频率点，算出各点频率特性的理论值。