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非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

实验名称：线性系统的频率响应分析

系专业班

姓名学号授课老师

预定时实验时

实验台号

间间

一、目的要求

1．掌握波特图的绘制方法及由波特图来确定系统开环传函。

2．掌握实验方法测量系统的波特图。

二、原理简述

1．频率特性

当输入正弦信号时，线性系统的稳态响应具有随频率(ω由0变至∞)

而变化的特性。

频率响应法的基本思想是：尽管控制系统的输入信号不是正弦函数，而是其

它形式的周期函

数或非周期函数，但是，实际上的周期信号，都能满足狄利克莱条件，可以

用富氏级数展开

为各种谐波分量；而非周期信号也可以使用富氏积分表示为连续的频谱函数。

因此，根据控制系统对正弦输入信号的响应，可推算出系统在任意周期信号或

非周期信号作用下的运动情况。

2．线性系统的频率特性

系统的正弦稳态响应具有和正弦输入信号的幅值比和相位差

随角频率（ω由0变到∞)变化的特性。而幅值比和相位

差恰好是函数的模和幅角。所以只要把系统的传递函数，

令，即可得到。我们把称为系统的频率特性或频率传递函

数。当由0到∞变化时，随频率ω的变化特性成为幅频特性，

随频率的变化特性称为相频特性。幅频特性和相频特性结合在一起时

称为频率特性。

3．频率特性的表达式

(1)对数频率特性：又称波特图，它包括对数幅频和对数相频两条曲线，是

频率响应法

中广泛使用的一组曲线。这两组曲线连同它们的坐标组成了对数坐标图。

对数频率特性图的优点：

非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

①它把各串联环节幅值的乘除化为加减运算，简化了开环频率特性的计算与

作图。

②利用渐近直线来绘制近似的对数幅频特性曲线，而且对数相频特性曲线具

有奇对称

于转折频率点的性质，这些可使作图大为简化。

③通过对数的表达式，可以在一张图上既能绘制出频率特性的中、高频率特

性，又能

清晰地画出其低频特性。

(2)极坐标图(或称为奈奎斯特图)

(3)对数幅相图(或称为尼柯尔斯图)

本次实验中，采用对数频率特性图来进行频域响应的分析研究。实验中提供

了两种实验

测试方法：直接测量和间接测量。

直接频率特性的测量

用来直接测量对象的输出频率特性，适用于时域响应曲线收敛的对象（如：

惯性环节）。

该方法在时域曲线窗口将信号源和被测系统的响应曲线显示出来，直接测量

对象输出与信号

源的相位差及幅值衰减情