中南大学自控实验报告实验报告5

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1、信翱学肛程報栩生实耕踣线性系统的频率响应实验名称分析预定时间实验时间姓名学号授课教师实验台号专业班级—、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（3由0变至8）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菲周期函数，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

2、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止弦稳态响应具有和止弦输入信号的幅值比和和位并随角频率3由0变到oo）变化的特性。而幅值比和相位差恰好是函数的模和幅角。所以只耍把系统的传递函数，令S二j3即可得到我们把。称为系统的频率特性或频率传递函数。当3由0到8变化时，幅值比随频率3的变化特性成为幅频特性，相位差随频率⑺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.直接频率特性的测量用來宜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「惯性坏节）。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，

3、直接测量对彖输出与信号源的相位差及幅值衰减情况，就可得到对象的频率特性。三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+C或TD・ACS）实验系统一套。四、线路示图五、内容步骤此次实验，采用直接测量方法测量对象的闭环频率特性及间接测量方法测量对象的频率特性。1.实验接线：按模拟电路图3.1-5接线，TD-ACC+的接线：将信号源单元的“ST”插针分别与插针和“+5V”插针断开，运放的锁零控制端“ST”此时接至示波器单元的“SL”插针处，锁零端受“SL”来控制。将示波器单元的“SIN”接至图3.1-5中的信号输入端，TD-ACS的接线：将信号源单元的“ST”插针分别与插针和“+5V”

4、插针断开，运放的锁零控制端“ST”此时接至控制计算机单元的“DOUTO”插针处，锁零端受“DOUTO”来控制。将数模转换单元的“/CS”接至控制计算机的“/IOY1”,数模转换单元的“OUT1”，接至图3.1-5中的信号输入端.2.直接测量方法(测对象的闭环频率特性)(1)“CH1”路表笔插至图3.1-5中的4#运放的输出端。(2)打开集成软件中的频率特性测量界面，弹出时域窗口，点击按钮，在弹出的窗口中根据需要设路好几组正弦波信号的角频率和幅值，选择测量方式为“直接”测量，每组参数应选择合适的波形比例系数，具体如下图所示：Re=0.50,lm=0.50,(b=45.0⑥滋

5、U0IM吏IVTV2T1.03VM当前电压：3v角频率:50rad/s荀量方式匕直接反馈（0.1（M格）

6、V1・V2

7、=0.10v七、分析讨论对知系统开环传函:W(S)=40G(S)=20S(0.5S+l)系统闭环传函:S2+2S+40系统的特征参量：5=6.32,g=0.158系统的性能指标：Mp=60%,tS=4s,静态误差系数Kv=20(l/s)2.期望校正后系统的性能指标要求采用串联校止的方法，使系统满足下述性能指标：MpW25%,tSWls,静态误差系数KvM20(l/s)1.串联校止环节的理论推导e<25%总0.4,co之10,得：设校正示的KG(S)=5(7

8、5+1)系统开环传函为：^->20,”吧S5S)也Ts+i-则K>20o•校正后系统的闭坏传隊I为:2%皿.-1^20；Z亍S+亍取§=0.5,贝ijT=0.05s,3n=20满足snMlO。