南昌大学信号与系统实验课程7连续时间系统的模拟

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1、南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-23实验成绩：硬件实验三：连续时间系统的模拟(一)实验目的1，掌握学习根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置。(二)实验原理1,线性系统的模拟系统的模拟就是用基本运算单元组成的模拟装置来模拟实际的系统。这些实际的系统可以是电的或者非电的物理量系统，也可以是社会、经济和军事等非物理量系统。模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者之间的微分方程完全相同，输入输出关系即传输函数也完全相同。模拟装置的激励和响应是电物理量，而实际系统的激励和响应

2、不一定是电物理量，但它们之间的关系是一一对应的。所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终达到在一定条件下确定最佳参数的目的。对于那些用数学手段较难处理的高阶系统来说，系统模拟就更为有效。2,传输函数的模拟若已知实际系统的传输函数为：H(s)=Y(s)/F(s)=(a0*s^n+a1*s^(n-1)+...+an)/(s^n+b1*s^(n-1)+...+bn)分子、分母同乘以s^(-n)得到：H(s)=Y(s)/F(s)=(a0+a1*s^(-1)+...+an*s^(-n))/(1+b1*s^(-1)+...+bn*s^(-n))式中P(s^(

3、-1))和Q(s^(-1))分别代表分子、分母的s负幂次方多项式。因此：Y(s)=P(s^(-1))*F(s)/Q(s^(-1))若X=F(s)/Q(s^(-1))，则F(s)=XQ(s^(-1))=X+b1*s^(-1)X+...+bn*s^(-n)XX=F(s)-[b1*s^(-1)X+...+bn*s^(-n)X]Y(s)=P(s^(-1))X=a0X+a1*s^(-1)X+...+an*s^(-n)X根据X的表达式可以画出模拟框图。在该图的基础上画出系统的模拟框图。在南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：

4、2011-04-23实验成绩：7连接模拟电路时，s^(-1)用积分器，-b1、-b2、-b3以及a0、a1、a2均用标量乘法器，负号可用倒相器，求和用加法器。从而画出系统的方框图求解。(三)实验预习内容及个人见解1,RC低通电路的系统函数如下：H(s)=(a^2)/(s^2+3*a*s+a^2)其中a=1/RC,值为4170。用基本运算单元模拟图画出RC低通电路的传输特性。在运算单元连接方式中，反相积分器的时间常数为0.24ms，实验时分别测量RC电路及其模拟装置的幅频特性，并比较两者是否一致。Simulink系统框图如下：正弦：南昌大学实验报告学生姓名：

5、学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-23实验成绩：产生的图形：7方波：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-23实验成绩：产生图形如下：7实验测量过程的中使用RC电阻电容连接的电路得到实验数据如下：Vi(V)555555555555f(Hz)100200300400460480500520550580600700Vo(V)4.242.882.161.681.521.361.321.281.241.161.120.96f(Hz)8009001K10K100K500

6、KVo(V)0.80.640.60.080.080.08南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-23实验成绩：整理实验数据，并以logf为横坐标，Vo/Vi为纵坐标，绘制滤波器的幅频特性曲线。再以logf为横坐标，Φ（ω）为纵坐标，绘制滤波器的相频特性曲线。7RC低通滤波器幅频响应曲线图如下：同上所示是实际电容电阻的连接，而下进行使用LM324芯片连接电路图，信号发生器分别输入正弦波等信号，示波器得到相应的波形及记录幅频特性曲线数据值，然后进行对比。但是在实际连接中会出现很多问题，这也是这次实验最难

7、的地方，我们可以发现很多时候即使是你连接正确好线路，也还是不能得到正确的波形，或者说是根本就连波形都无法出现。这会让人很头疼。于是需要使用万用表来测量电路的正确性。一步步地从一级检测，二级检测还有反馈的检测，配合示波器不断调节，便可得到良好的波形。其实我这次实验中还是没有很好的解决加芯片的电路连接，总是不能很好的解决问题，一直到实验结束很久后留在实验室里，通过同学的帮忙，很好的解决了这个问题。然后便是记录数据，这次的不同于之前的实际器件连接，所以最好是得到比较多的实验数据才能够更好地得到波形图。那么接着是软件方面，正如同上面所示，使用matlab绘制系统框

8、图求得波形，得到理论值再进行对比。其实在网上还是能够查询到直接通过