自控原理实验报告6.docx

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1、第六次实验报告自动控制理论实验报告——第六次实验=4第六次实验报告实验六：二阶闭环系统的频率特性曲线一、实验目的1、了解和掌握I型二阶闭环系统中的对数幅频特性L(ω)的计算。2、了解和掌握欠阻尼I型二阶闭环系统中的自然频率ωn、阻尼比ξ对谐振频率ωr和谐振峰值L(ωr)的影响，及ωr和L(ωr)的计算。3、了解和掌握I型二阶闭环系统对数幅频曲线的构造及绘制方法。二、实验要求在实验箱上按照I型二阶闭环系统频率特性测试电路图连接电路，将实验箱上的数模转换的OUT口作为被测系统的输入，将被测系统输出连到

2、实验箱的频率特性测试模块的IN口，运用电脑上与该模块相匹配的软件进行测试，得到被测系统的闭环对数幅频特性曲线，观测并记录被测系统的谐振频率ωr和谐振峰值L(ωr)。三、实验内容（一）本实验中的二阶闭环系统由一个积分环节和一个惯性积分环节构成，令积分环节时间常数为Ti，惯性时间常数为T，开环增益为K，则有：自然频率ωn为ωn=KTiT阻尼比ξ为ξ=12TiKT谐振频率ωr为ωr=ωn1-2ξ2谐振峰值L(ωr)为Lωr=20lg12ξ1-ξ2（二）利用以上公式计算谐振频率ωr和谐振峰值L(ωr)的理

3、论值。按照模拟电路图连接电路，通过改变电路的参数，得到二阶闭环系统的对数幅频曲线，观测数据并将理论值和实测值一同记入表格中。4第六次实验报告二阶闭环系统频率特性测试电路二阶闭环系统模拟电路的各环节参数：积分环节的积分时间常数Ti=R1×C1=1s，惯性环节的惯性时间常数T=R3×C2=0.1s，开环增益K=R3/R。设开环增益K=25（R=4kΩ）。1）、当开环增益K=25，积分常数Ti=1s,惯性常数T=0.1s时,得到的图像为：读出谐振频率ωr=14.00rad/s；谐振峰值Lωr=4.23d

4、B。2）、当开环增益K=25，积分常数Ti=1s,惯性常数T=0.2s时（通过并联一个1uF电容使C2变为2uF改变惯性常数T），得到的图像为：读出谐振频率ωr=10.00rad/s；谐振峰值Lωr=7.11dB。4第六次实验报告3）、当开环增益K=25，积分常数Ti=1s，惯性常数T=0.3s时（通过并联两个1uF电容使C2变为3uF改变惯性常数T），得到的图像为：读出谐振频率ωr=8.00rad/s；谐振峰值Lωr=7.85dB。4）、当开环增益K=20，惯性常数T=0.1s，积分常数Ti=0

5、.5s时（通过将可变电阻阻值改5kΩ,C2变为1uF改变积分常数Ti），得到的图像为：读出谐振频率ωr=18.00rad/s；谐振峰值Lωr=5.88dB。5）、当开环增益K=20，惯性常数T=0.1s，积分常数Ti=0.2s时(在4)的基础上改变R1=200kΩ以改变积分常数Ti)，得到的图像为：4第六次实验报告读出谐振频率ωr=30.00rad/s；谐振峰值Lωr=9.62dB。将谐振频率ωr谐振峰值Lωr的计算值和实测值整理成表，如下：开环增益K惯性常数T积分常数Ti谐振频率（rad∙s-1

6、）谐振峰值（L∕dB）计算值测量值计算值测量值250.1114.1414.004.444.230.210.6110.007.217.110.38.828.008.907.85200.10.518.7118.006.305.880.230.8230.0010.119.62分析上表数据可以得出：在误差范围内，实验测得的数据和真实的数据基本保持一致。四、收获与体会在本次实验中，我熟练地掌握I型二阶闭环系统对数幅频曲线的构造及绘制方法，学会了欠阻尼I型二阶闭环系统中的自然频率ωn、阻尼比ξ对谐振频率ωr和

7、谐振峰值L(ωr)的影响，及ωr和L(ωr)的计算方法。本次实验使我基本掌握了在频域里对系统响应的研究，也使我加深了对与实验相关部分理论知识的理解，同时也大大提高了我的实际操作能力和MATLAB软件的应用能力。4