南昌大学信号与系统实验课程7连续时间系统的模拟.doc

PAGE  PAGE 7 南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 2011-04-23 实验成绩： 硬件实验三：连续时间系统的模拟 (一)实验目的 1，掌握学习根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置。 (二)实验原理 1,线性系统的模拟 系统的模拟就是用基本运算单元组成的模拟装置来模拟实际的系统。这些实际的系统可以是电的或者非电的物理量系统，也可以是社会、经济和军事等非物理量系统。模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者之间的微分方程完全相同，输入输出关系即传输函数也完全相同。模拟装置的激励和响应是电物理量，而实际系统的激励和响应不一定是电物理量，但它们之间的关系是一一对应的。所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终达到在一定条件下确定最佳参数的目的。对于那些用数学手段较难处理的高阶系统来说，系统模拟就更为有效。 2,传输函数的模拟 若已知实际系统的传输函数为： H(s)=Y(s)/F(s)=(a0*s^n+a1*s^(n-1)+...+an)/(s^n+b1*s^(n-1)+...+bn) 分子、分母同乘以s^(-n)得到： H(s)=Y(s)/F(s)=(a0+a1*s^(-1)+...+an*s^(-n))/(1+b1*s^(-1)+...+bn*s^(-n)) 式中P(s^(-1))和Q(s^(-1))分别代表分子、分母的s负幂次方多项式。因此： Y(s)=P(s^(-1))*F(s)/Q(s^(-1)) 若X=F(s)/Q(s^(-1))，则 F(s)=XQ(s^(-1))=X+b1*s^(-1)X+...+bn*s^(-n)X X=F(s)-[b1*s^(-1)X+...+bn*s^(-n)X] Y(s)=P(s^(-1))X=a0X+a1*s^(-1)X+...+an*s^(-n)X 根据X的表达式可以画出模拟框图。在该图的基础上画出系统的模拟框图。在 南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 2011-04-23 实验成绩： 连接模拟电路时，s^(-1)用积分器，-b1、-b2、-b3以及a0、a1、a2均用标量乘法器，负号可用倒相器，求和用加法器。从而画出系统的方框图求解。 实验预习内容及个人见解 1,RC低通电路的系统函数如下： H(s)=(a^2)/(s^2+3*a*s+a^2) 其中a=1/RC,值为4170。 用基本运算单元模拟图画出RC低通电路的传输特性。在运算单元连接方式中，反相积分器的时间常数为0.24ms，实验时分别测量RC电路及其模拟装置的幅频特性，并比较两者是否一致。 Simulink系统框图如下： 正弦： 南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 2011-04-23 实验成绩： 产生的图形： 方波： 南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 2011-04-23 实验成绩： 产生图形如下： 实验测量过程的中使用RC电阻电容连接的电路得到实验数据如下： Vi (V)555555555555f (Hz)100200300400460480500520550580600700Vo (V)4.242.882.161.681.521.361.321.281.241.161.120.96f (Hz)8009001K10K100K500KVo (V)0.80.640.60.080.080.08 南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■