实验四控制系统频率特性的测试(实验报告)

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1、实验四控制系统频率特性的测试一.实验目的认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统纟II成环节的参数。实验装］(1)微型计算机。(2)自动校制实验教学系统软件。三.实验原理及方法(1)基本概念-个稳定的线性定常系统，在正弦信号的作用下，输出稳态与输入信号关系如下:幅频特性GU^=rn相频特性川(»识Hx（Z）=XwsincereG（s）=sin（6/+^）（2）实验方法fx（ojt）=Xmsinox设有两个正弦信号：b’（似）=sin（虹婦）若以为横轴，以y(6^)

2、为纵轴，而以做作为参变量，则随的变化，％(狄)和y(^z)所确定的点的轨迹，将在x--y平而上描绘出一条封闭的曲线(通常是一个椭圆)。这就是所谓“李沙育图形”。由李沙育图形可求出Xm，Ym，(p，=sill"12vm9超前滞后0°0•〜90*90°90•〜18O0o•〜9(r90*90•〜180*ISO*图形zbck/hck(YC/公式v=8in-普Sln2Ymsin-普炉-180。,n2rm绕行方向顺时针顺时针逆时针逆时针三.实验步骤(1)根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统频率特性测试菜单。G($)=;——■(2)首先确定被测对象

3、模型的传递函数(T?+l)(7?‘+2$?+l)，预先设置好参数Tl、T2、K(3)设罝好各项参数后，开始仿真分析，首先做幅频测试，按所得的频率范围由低到高，及0)由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应该多取几个点四.数据处理(一)第一种处理方法：(1)得表格如下：(rad/sec)0.10.50.911.11.44910112030501002Xm222222222222222Yin1011.2510.89.858.75.80.60.0940.0720.0560.0110.0035160.0007849.97E-052y01.16.

4、510.89.88.44.30.070.0540.0440.0380.010.0033140.0007669.90E-05201g(2Ym/2Xm)13.979414.830914.63813.848112.76989.24796-10.4576-26.558-28.8739-31.0568-45.0362-55.0996-68.1387-86.0502中-6.3153-36.404-90-95.776-105.09132.151-173.3-215.062-217.67-222.732-243.235-250.484-257.973-

5、263.205绕行方向逆时针逆时针逆时针逆时针逆时针逆时针顺时针顺时针顺时针顺时针顺时针顺时针顺时针綱针起前滯后谛后谛后_滞后谛后谛后谛后螽前超前.S前B前_超前超前超前,前(二)第二种方法:G(s由实验模型即，实验设置模型根据理论计算结果绘制bode图，绘制Bode图。gpujeo•200'10110°101102Frequency(radZsec)0•18010'110°101102Frequency(rad/sec)•360O)9PasenCL(一)误差分析两图形的大体趋势一直，从而验证了理论的正确性。在拐点处有一定的差距，在某些

6、点处也存在较大的误差。分析：(1)在读取数据上存在较大的误差，而使得理论结果和实验结果之间存在。(2)在数值应选取上太合适，而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。(3)在实验计算相角和幅值方酣本来就存在着近似，从而使得误差存在，而使得两个图形之间有差异三.思考讨论(1)是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性答：可以。在实验过程中一个频率可同吋记录2Xm，2Ym,2y0。(2)讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度，即误差分析(说明误差的主要来源)答：用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较

7、高的，但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距，这些误差主要来自于从“李沙育图形”上诿取数据的时候存在的误差，也可能是计算机精度方面的误差。(3)对用频率特性测试系统数学模型方法的评测答：川这种方法进行此次实验能够让我们更好地Y解其过程，原理及方法。但本次实验的数据量很大，需要读取较多坐标，教学软件可以更智能一些，增加一些A动读取坐标的功能。四.实验总结通过本次实验，我加深了对线性定常系统的频率特性的认识，掌握了用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法。使我把书本知识与实际操作联系起來，加深Y对课程内容的理解。在处理数据时，需要

8、进行一定量的计算，这要求我们要细心、耐心，作图时要注意不能用普通坐标系，而是半对数坐标系进行作阁。附：轨迹曲线0.11.11.10.51.40.913010115020100»1O-