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1、利用Excel绘制控制系统的Bode图于冬梅王慧河北科技大学机械电子工程学院,河北石家庄050054摘要:介绍了利用Excel绘制控制系统Bode图的方法,使复杂的计算绘图工作变得简捷方便。关键词:Excel;控制系统;Bode图中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001-2265(2004)09-0095-02DrawingBodechartofcontrolsystemusingExcelYUDongmeiWANGHuiAbstract:Thepaperpresentsamethodtodrawbodechartofcontrols
2、ystembyusingExcel.Thiscanmakecomplexcalculationanddraw2ingprocesseasierandquicker.Keywords:Excel;controlsystem;Bodechart1概述3利用Excel绘制系统Bode图在实际工程实践中,往往要通过某种手段对现实系统进行为在Excel中绘制Bode图,应在Excel数据表中建立表1所分析。通常通过对实验数据进行分析处理、找出规律,从而可以示的实验数据。其中Excel数据表的第一行是信号发生器产生的确定系统、分析系统。频率响应法是控制系统分析
3、和设计中最正弦信号的频率(f);第2行是对应的角频率(ω)。可以在数据表常用、最有效的方法,频率响应法就是对系统的频率特性进行分的B2单元格中输入对应的公式2πf(其中频率f要引用单元格析,而Bode图是频率特性的一种表示方法,利用其可以方便地B1的数据)。这样,通过向右拖拽鼠标就能够直接得到对应的各得到系统的传递函数。由于绘Bode图时涉及较复杂的计算以角频率。数据表中的第3、第4行分别是测出的输出、输入信号的及绘图工作,而传统的手工计算与绘图工作量大、工作效率低、幅值;第5行L(ω)=20lg
4、Y(t)
5、/
6、X(t)
7、也可以用上述引用精度较差。
8、随着计算机应用技术的普及,Excel也与Office的其单元格拖拽的方法求出对应的值。第6行为测得的输入与输出他套装组件(如Word等)一样已成为人们普遍使用的工具。由的相位差。于Excel简单易学、应用范围广,并且几乎所有的计算机都安装频率特性的对数坐标图称为Bode图。对数坐标图由对数幅了此软件,因此,在实际的系统分析中可以利用Excel辅助系统频特性图和对数相频特性图组成,分别表示幅频特性与相频特分析。本文介绍了如何利用Excel根据实验数据绘制系统的性。其横坐标是ω的对数分度,纵坐标是线性分度。Bode图。下面以绘制Bode图的幅频特性曲线
9、为例详细介绍如何用Excel2000绘Bode图。2实验系统及实验方法3.1绘制图表图1是频率响应法测在表1的Excel数据表中选中第2行(ω)和第5行(L(ω))中试系统的通用系统框图。的所有数据,单击Exce“l常用”工具栏上的“图表向导”按钮,从系统对正弦信号的稳态响弹出的对话框中选择“XY散点图”项,在子图表类型中选择第2应称为频率响应。对于图图1测试系统框图个图像按钮,即“平滑线散点图”,单击“下一步”按钮两次,在1所示的测试系统,对其输入一系列频率不等的正弦信号(输入“步骤之3-图表选项”对话框的“标题”中输入“幅频特性图”、信号的幅值
10、保持不变),可通过记录仪器记录到对应的输入与输在“数值(X)轴”中输入“ω(rad/s)”、在“数值(Y)轴”中输入出结果,如表1所示。“L(ω)”;然后在“网格线”选项卡中选中“数值(X)轴”中的“主利用Excel,可以根据实验结果方便地绘出系统的Bode图,要网格线”和“次要网格线”,选中“数值(Y)轴”中的“主要网格从而可以对系统作进一步分析。线”。单击“完成”按钮,即可生成图表。利用下面介绍的步骤对表1测试结果f(Hz)0.020.030.070.170.340.681.703.396.78ω(rad/s)0.120.210.421.062
11、.134.2610.6521.3042.60
12、Y(t)
13、(cm)4.214.234.173.813.001.900.830.420.21
14、X(t)
15、(cm)0.850.850.850.850.850.850.850.850.85L(ω)(dB)13.9513.8013.7012.7110.686.69-1.31-6.56-11.70<(ω)(deg)-10.20-6.51-9.00-31.70-45.00-68.40-78.75-81.80-87.402004年第9期95图表进一步编辑(如生成对数坐标等),可绘出Bode图的幅频特性曲线。312编辑
16、图表(1)坐标轴设置。首先对X轴进行设置。在图表区域中X轴的坐标处单击鼠标右键,在弹出的菜单项中选择“坐标轴格式”,在“图
