实验七频域响应分析.docVIP

实验七 线性系统的频域响应分析 一、实验目的 1、加深了解系统及元件频率特性的物理概念。 2、掌握系统及元件频率特性的测量方法。 二、实验仪器 1、EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2、计算机一台 三、实验原理 频率特性的测量方法： 1、将正弦信号发生器、被测系统和示波器按图7-1连接起来。将示波器X和Y 图7-1 频率特性测量电路 轴的输入选择开关，均打在“DC”输入状态，并调整X和Y轴的位移，使光点处于萤光屏上的坐标原点上。 2、选定信号发生器的频率，调节其输出衰减，使被测系统在避免饱和的情况下，输出幅度尽可能大。然后调节示波器的X和Y轴输入幅值选择开关，使在所取信号幅度下，图像尽可能达到满刻度。 3、根据显示器上的刻度及输入幅值选择开关指示的伏/格数，算出2Xm、2Yn 及2ym，并进一步计算幅值比和相位差。 为读数方便，可将示波器X轴输入X-Y开关打在工作状态，使光点在荧光屏上只作垂直运动，此时可方便地读出2ym。同理，也可方便地读出2Xm。 四、实验内容 1、模拟电路图及系统结构图分别如图7-2和图7-3。 图7-2 系统模拟电路图 图 7-3 系统结构图 2、系统传递函数 取R3=500k(，则系统传递函数为 若输入信号U1（t）=U1sin(t,则在稳态时，其输出信号为 U2（t）=U2sin（(t+(） 改变输入信号角频率(值，便可测得二组U2/U1和(随(变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 五、实验步骤 1、连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。 2、启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。 3、测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 测频率图 4、选中 [实验课题→系统频率特性测量→手动方式] 菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。参数设置完成后点确认等待观察波形，如图7－4所示。 图7－4 手动方式测量波特图 测波特图 5、在测量波特图的过程中首先应选择 [实验课题→系统频率特性测量→自动方式→数据采集] 采集信息。如图7－5所示 图7－5 数据采集 6、待数据采样结束后点击 [实验课题→系统频率特性测量→自动方式→波特图观测] 即可以在显示区内显示出所测量的波特图。 测奈氏图 7、在测量波特图的过程中首先应选择 [实验课题→系统频率特性测量→自动方式→数据采集] 采集信息。 8、待数据采样结束后点击 [实验课题→系统频率特性测量→自动方式→奈氏图观测] 即可以在显示区内显示出所测量的奈氏图。 9、按下表所列频率，测量各点频率特性的实测值并计算相应的理论值。 表7－1 控制系统频率特性参数表（学生填写） F （Hz） ω（rad/s） 理论值 实测值 L（ω） φ（ω） 2Xm 2yo 2ym L（ω） φ（ω） 六、实验报告 1、画出被测系统的结构和模拟电路图。 2、画出被测系统的开环L(ω)曲线与φ(ω)曲线。 3、整理表中的实验数据，并算出理论值和实测值。 七、预习要求 1、阅读实验原理部分，掌握频率特性的测量方法。 2、画出被测系统的开环 L （ω）曲线与φ（ω）曲线。 3、按表中给出格式选择几个频率点，算出各点频率特性的理论值。 ○ ○ 被测系统 ○ DA1○ AD/DA卡 ○ ○AD1 AD/DA卡 ○ ○