实验4 系统频率特性测量.docVIP

实验四 系统频率特性测量 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。 3．掌握利用“李沙育图形法”测量系统频率特性的方法。 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 3.双踪示波器一台 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4-1连接起来。将示波器X和Y 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。 图4-1 频率特性测量电路 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，图象尽可能达到满刻度。 3. 根据萤光屏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4-2和图4-3。 图4-2 系统模拟电路图 图 4-3 系统结构图 2．系统传递函数 取R3=500k(，则系统传递函数为 U2（S） 500 G（S）= = U1（S） S2+10S+500 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，将将纯积分电容两端连在模拟开关上。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．在实验项目的下拉列表中选择实验四[四、系统频率特性测量], 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数并选择时间电压图，然后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果，如图4－4所示。 图4－4 手动方式测量波特图 测波特图 5. 在实验项目的下拉列表中选择实验四[四、系统频率特性测量], 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数并选 自动选项，然后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。如图4－5所示 图4－5 数据采集 待数据采样结束后点击按钮即可以在显示区内显示出所测量的波特图。 测奈氏图 7.在完成步骤6后，在显示区单击鼠标右键，即出现奈氏图。 8.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。 F （Hz） ω（rad/s） 理论值 实测值 L（ω） φ（ω） 2Xm 2yo 2ym L（ω） φ（ω） 李沙育图形 六、实验报告 画出被测系统的结构和模拟电路图。 画出被测系统的开环L （ω）曲线与φ（ω）曲线。 整理表中的实验数据，并算出理论值和实测值。 讨论李沙育图形法测量频率特性的精度。 七、预习要求 阅读实验原理部分，掌握李沙育图形法的基本原理及频率特性的测量方法。 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 ○ ○