自控实验3--线性控制系统的频域分析.doc

北京XX大学 实验报告 课程（项目）名称： 线性控制系统的频域分析 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 2013年　12　月　12 　日 实验三 线性控制系统的频域分析 3. 1 频率特性测试 一．实验目的 1．了解线性系统频率特性的基本概念。 2．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）的构造及绘制方法。 二．实验内容及步骤 被测系统是一阶惯性的模拟电路图见图3-1，观测被测系统的幅频特性和相频特性， 图3-1 被测系统的模拟电路图 实验步骤： （1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘正弦波’（正弦波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器2”，使之正弦波频率为8Hz（D1单元右显示）。 ③ 调节B5单元的“正弦波调幅”电位器，使之正弦波振幅值输出为2V左右（D1单元左显示）。 （2）构造模拟电路：按图3-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号 1 A3 S1，S7，S9 2 A6 S2，S6 1 信号输入 B5（SIN）→A3（H1） 2 运放级联 A3（OUT）→A6（H1） 3 示波器联接（）→CH1） 4 A6（OUT）→B3（CH2） （3）运行、观察、记录： ① 运行LABACT程序，在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择 时域分析，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观察波形，应避免系统进入非线性状态。 ②点击停止键后，可拖动时间量程（在运行过程中，时间量程无法改变），以满足观察要求。 示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 三．实验报告要求： 按下表改变实验被测系统正弦波输入频率：（输入振幅为2V）。 观测幅频特性和相频特性， 输入频率 Hz 幅频特性 相频特性 计算值 测量值 计算值 测量值 1 1 13.70 13.31 -7.162 1.6 1.6 13.46 12.93 -11.36 3.2 3.2 12.36 11.95 -21.90 4.5 4.5 11.08 10.72 -29.48 8 8 6.878 6.473 -45.15 实验截图： 频率为1Hz时： 频率为1.6Hz时： 频率为3.2Hz时： 频率为4.5Hz时： 频率为8Hz时： 3.2 一阶惯性环节的频率特性曲线 一．实验目的 1．了解和掌握一阶惯性环节的对数幅频特性和相频特性，实频特性和虚频特性的计算。 2．了解和掌握一阶惯性环节的转折频率ω的计算，及惯性时间常数对转折频率的影响 3．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘制方法。 二．实验内容及步骤 1．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘制方法。 2．惯性环节的频率特性测试电路见图3-2，改变被测系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图，及频率特性曲线，並计算和测量其转折频率，填入实验报告。 图3-2 惯性环节的频率特性测试电路 实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）构造模拟电路：按图3-2安置短路套及测孔联线，表如下。 1 信号输入 B2（OUT2）→A3（H1） 2 运放级联 A3（OUT）→A6（H1） 3 相位测量 A6（OUT）→ A8（CIN1） 4 A8（COUT1）→B8（IRQ6） 5 幅值测量 A6（OUT）→ B7（IN4） （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号 1 A3 S1，S7，S9 2 A6 S2，S6 （3）运行、观察、记录： ① 运行LABACT程序，选择自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择一阶系统，就会弹出‘频率特性扫描点设置’表，在该表中用户可根据自己的需要填入各个扫描点（本实验机选取的频率值f，以0.1Hz为分辨率），如需在特性曲线上直接标注某个扫描点的角频率ω、幅频特性L(ω)或相频特性φ(ω)，则可在该表的扫描点上小框内点击一下（打√）。‘确认’后将弹出虚拟示波器的频率特性界面，点击开始，即可按‘频率特性扫描点设置’表，实现频率特性测试。 ② 测试结束后(约十分钟），可点击界面下方的“频率特性”选择框中的任意一