系统频率特性的测试实验报告.pdfVIP

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东南大学自动化学院

课程名称：自动控制原理实验

实验名称：系统频率特性的测试

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姓名：学号：

专业：实验室：

实验时间：2013年11月22日同组人员：

评定成绩：审阅教师：

一、实验目的：

（1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义；

（2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法；

（3）利用幅频曲线求出系统的传递函数；

二、实验原理：

在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设

计的重点和难点。如果系统的各个部分都可以拆开，每个物理参数能独立得到，并能用物理

公式来表达，这属机理建模方式，通常教材中用的是机理建模方式。如果系统的各个部分无

法拆开或不能测量具体的物理量，不能用准确完整的物理关系式表达，真实系统往往是这样。

比如“黑盒”，那只能用二端口网络纯的实验方法来建立系统的数学模型，实验建模有多种

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方法。此次实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数。准确的系统建模是很困难

的，要用反复多次，模型还不一定建准。另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制

系统，用Bode图设计控制系统就是其中一种。

幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即Uo。测幅频特性时，

A()()

U

i

改变正弦信号源的频率，测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。

测相频有两种方法：

（1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统

的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出

波形的周期T和相位差Δt，则相位差t。这种方法直观，容易理解。就模拟示波

3600

T

器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。

（2）沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的X轴输入，将系统输出端的正弦信

号接示波器的Y轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值，椭圆所在

的象限，椭圆轨迹的旋转方向这三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言，这种方法用于

低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器，建议用双踪信号比较法。

利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode图和Nyquist图。

三、预习与回答：

（1）实验时，如何确定正弦信号的幅值？幅度太大会出现什么问题，幅度过小又会出现什

么问题？

答：根据实验参数，计算正弦信号幅值大致的围，然后进行调节，具体确定调节幅值时，首

先要保证输入波形