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实验五采样系统研究
实验时间2015.4.21实验编号同组同学无
一、实验目的
1.了解信号采样与恢复的原理及其过程，并验证香农定理
2.掌握采样系统的瞬态响应与几点分布的对应关系
3.掌握最小拍采样系统的设计步骤
二、实验原理
1．采样：
把连续信号转换成离散信号的过程叫采样。
2．香农定理：
如果选择的采样角频率ω，满足ω≥2ω条件（ω为连续信号频谱的
ssmaxmax
上限频率），那么经采样所获得的脉冲序列可以通过理想的低通滤波器无失真
地恢复原连续信号。
3．信号的复现：
零阶保持器是将采样信号转换成连续信号的元件，是一个低通滤波器。其传递
1−e−Ts
函数：；
s
1）采样系统的极点分布对瞬态响应的影响：
Z平面内的极点分布在单位圆的不同位置，其对应的瞬态分量是不同的。
图1Z平面内的极点分布
2）最小拍无差系统：
通常称一个采样周期为一拍，系统过渡过程结束的快慢常采用采样周期来
表示，若系统能在最少的采样周期内达到对输入的完全，则称为最小拍误
差系统。
对最小拍系统时间响应的要求是：对于某种典型输入，在各采样时刻上无
稳态误差；瞬态响应最快，即过渡过程尽量早结束，其调整时间为有限个采样
周期。
从上面的准则出发，确定的数字控制器，满足最小拍无差系统。
三、实验内容及理论分析
1．通过改变采频率T=0.01s,0.2s,0.3s，0.4s，0.5s，0.6，观察在阶跃信号作用
下的过渡过程。
被控对象模拟电路及系统结构分别如下图所示：
其中:
R2/R1=4,
R4=R3,
R4∙C1=1
4
从而构造出传递函数：s+1
上图中，D(z)=U(z)/E(z)=1，系统被控对象脉冲传递函数为：
Yze−Ts−e−T
()1−44(1)
GzZ=
()==−T
Uzss
()+1z−e
系统开环脉冲传递函数为：
−T
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