控制理论实验报告 频率特性的测量精要.docx

实验报告 课程名称：控制理论（乙） 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：频率特性的测量 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．掌握用李沙育图形法，测量各典型环节的频率特性； 2．根据所测得的频率特性，做出波特图，据此求得环节的传递函数； 二、实验仪器设备 1．控制理论电子模拟实验箱一台； 2．双踪慢扫描示波器一台； 3．万用表一只。 三、实验原理 对于稳定的线性定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号，它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号频率ω的变化而变化，即输出信号，其中， 只要改变输入信号X（t）的频率ω，就可测得输出信号与输入信号的幅值比和它们的相位差。不断改变X（t）的频率，就可测得被测环节（系统）的幅频特性和相频特性。 本实验采用李沙育图形法，测试方框图如下： 下表列出了超前与滞后相位的计算公式和光点的转向 2Y0为椭圆与Y轴交点之间的长度，2X0为椭圆与X轴交点之间距离，Ym与Xm分别为X(t)和Y(t)的幅值 四、实验内容 1．测量微分积分环节的频率特性； 分别测试其相频特性和幅频特性 2．测量二阶系统的闭环频率特性 二阶系统的方框图如图所示。 五、测量结果与分析 1.微分积分环节的频率特性 测量结果整理成以下表格： f(Hz)2X0(mV)2Y0(mV)Xmpp(mV)Ympp(mV)20lg(|Ym/Xm|) (deg) (deg)ψ50240176976896-0.743-11.328-14.235-12.782100288224992744-2.499-17.522-16.877-17.200200224160992592-4.484-15.680-13.050-14.36550000992544-5.2180.0000.0000.0001k192120984576-4.65112.02511.25211.6383k312232984688-3.10819.70718.48619.0965k336256976880-0.89916.91220.13718.52510k288256968960-0.07215.46617.30916.387 幅频特性 相频特性 实验结果分析： 将实验选择的参数代入计算得 理论值= 实验值与理论值的仿真结果基本吻合，但仍存在一定误差 主要误差来源分析：从李萨如图形上读取数据时存在较大误差，图像不停的闪动，且由于最小刻度较大，不能完全把图像置于示波器的中间，导致示波器读数时存在偏差 2．测量二阶系统的闭环频率特性 实验接线图如下 R0=200kΩ R1=410kΩ C1=1μF R2=510kΩ C2=1μF R3=100kΩ 测量结果整理成以下表格： f(Hz)Xmpp(V)Ympp(mV)20lg(|Ym/Xm|)20.161.02100-20.172198.41.04102-20.1695001.0499.2-20.4101k1.0488.8-21.3725.025k1.0470.4-23.3897.042k1.0463.2-24.32610k1.0351.2-26.07115.06k1.0336.0-29.13119.92k1.0328.8-31.06930.12k1.0317.2-35.54640.00k1.0314.0-37.33450.00k1.0312.0-38.673 实验结果分析: 根据所选实验参数，算出开环传递函数， 利用MATLAB进行仿真，结果如下 实验结果与理论值的仿真结果基本吻合，但仍存在一定误差 主要误差来源分析： 1.示波器读取幅值的时候有视差； 2.电阻及电容等原件非理想原件，存在误差； 3.测量数据点有限，存在一定误差； 4.输入信号不稳定，在不同频率下可能幅度有所波动 五、讨论与心得 1．在实验中如何选择输入正弦信号的幅值? 先将频率调到很大，再是信号幅值应该调节信号发生器的信号增益按钮，令示波器的显示方式为信号－时间模式，然后观测输出信号，调