自动控制原理实验报告四.pdf

自动控制原理实验报告

实验时间：201Ｘ年Ｘ月Ｘ日地点：ＸＸＸＸ

实验报告人（签名）：倪马同组实验人（签名）：

1实验名称：线性系统的频域分析

2实验目的：

(1)掌握二阶开环系统的对数频率特性、幅相频率特性、实频特性和虚频特性；

(2)掌握欠阻尼二阶闭环系统中的自然频率、阻尼比对开环参数幅值穿越频率、相位裕度的

影响，以及幅值穿越频率和相位裕度的计算；

(3)掌握二阶开环系统对数频率特性曲线和幅相频率特性曲线的特点及绘制方法。

3实验内容：

（1）根据实验讲义上模拟电路图和接线要求，在LabACTn自控／计控原理实验机的对应接

口上连接好线路；

（2）根据实验讲义的具体要求进行“运行”操作，并观察实验曲线，根据曲线计算对应参



L()

数——一阶惯性环节的转折频率、二阶闭环系统的谐振频率r谐振峰值r，改变被测

系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图。

4实验步骤

4.1实验操作

4.1.1一阶惯性环节的频率特性曲线

惯性环节的频率特性测试电路见图3-2-1，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。

一阶惯性环节的转折频率：1/T

图3-2-1惯性环节的频率特性测试电路

图3-2-1电路的增益K=1，惯性时间常数T=0.1，转折频率：1/T0.1rad/s

实验内容及步骤

（1）构造模拟电路：按图3-2-1安置短路套及插孔连线。

（2）运行、观察、记录：

①选择系统的频域分析／一阶惯性环节频率特性曲线，将弹出频率特性扫描点设置表，

用户可在„频率特性扫描点‟设置表中根据需要填入各个扫描点角频率，设置完后，点击《确

认》后，将弹出„频率特性曲线‟实验界面，点击《开始》，即可按表中规定的角频率值，按

序自动产生多种频率信号，画出频率特性曲线。

②测试结束后（约五分钟），将显示被测系统的对数幅频、相频特性曲线（伯德图）

和幅相曲线（奈奎斯特图），界面“显示选择”选择了“伯德图”。

③在频率特性曲线界面上移动各标尺测量出一阶惯性环节的转折频率。

4.1.2二阶开环系统的频率特性曲线

频率特性测试电路如图3-2-2所示，其中惯性环节（A3单元）的R用元件库A11中可变

电阻取代。

图3-2-2二阶闭环系统频率特性测试电路

图3-2-2二阶闭环系统模拟电路的环节参数：积分环节（A2单元）的积分时间常数

Ti=R1*C1=1秒，

惯性环节（A3单元）的惯性时间常数T=R3*C2=0.1秒，开环增益K=R3/R。设开环增

益K=25（R=4K），

1．被测系统模拟电路图的构成如图3-2-2所示（同二阶闭环系统频率特性测试构成），



测试其幅值穿越频率、相位裕度。

c

2．改变被测系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图，及开环频率特性曲线，並



计算和测量其幅值穿越频率、相位裕度，填入实验报告。

c

实验内容及步骤

（1）构造模拟电路：安置短路套及插孔连线表同笫3.2.2节《二阶闭环系统的频率特

性曲线测试》。

（2）运行、观察、记录：

①选择系统的频域分析／二阶开环系统频率特性曲线，将弹出频率特性扫描点设置表，

用户可在设置表中根据需要填入各个扫描点角频率，设置完后，点击《确认》后，将弹出„频

率特性曲