实验七 采样控制系统混合仿真.doc

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1、实验七采样控制系统混合仿真一、实验目的1.熟悉用LF398组成的采样控制系统；2.通过本实验进一步理解香农定理和零阶保持器ZOH的原理及其实现方法；3.观察系统在阶跃作用下的稳态误差。研究开环增益K和采样周期T的变化对系统动态性能的影响；二、实验设备同实验一三、实验内容1.利用实验平台设计一个对象为二阶环节的模拟电路，并与采样电路组成一个数-模混合系统。2.分别改变系统的开环增益K和采样周期TS，研究它们对系统动态性能及稳态精度的影响。四、实验原理1.采样定理图7-1为信号的采样与恢复的方框图，图中X(t)是t的连续信号，经采样开关采样后，变为离散信号。图7-1连

2、续信号的采样与恢复香农采样定理证明要使被采样后的离散信号X*(t)能不失真地恢复原有的连续信号X(t)，其充分条件为：(7-1)式中为采样的角频率，为连续信号的最高角频率。由于，因而式(7-1)可写为(7-2)T为采样周期。采样控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均位于Z平面上以坐标原点为圆心的单位圆内，且这种系统的动、静态性能均只与采样周期T有关。2.采样控制系统性能的研究图7-2为二阶采样控制系统的方块图。图7-2二阶采样控制系统方块图由图7-所示系统的开环脉冲传递函数为：3闭环脉冲传递函数为：根据上式可判别该采样控制系统否稳定，并可用迭代法求出该系统的阶跃

3、输出响应。五、实验步骤采样控制系统混合仿真虚拟实验平台如图7-3所示。7-3采样控制系统混合仿真虚拟实验平台根据图7-2二阶采样控制系统方块图，设计并组建该系统的混合仿真电路，如图7-4所示。7-4采样控制二阶系统模拟电路图图7-4积分单元中取C=1uF，R=100K(k=10)时，在r输入端输入一个单位阶跃信号或者单位脉冲信号，在下面几种情况下用上位机软件观测并记录c(t)的输出响应曲线，然后分析其性能指标。2.1当采样周期为0.005S(200Hz)时；2.2当采样周期为0.05S(20Hz)时；32.3当采样周期为0.2S(5Hz)时；2.4将图7-4中电容

4、与电阻更换为C=1uF，R=51K(k=1)时，重复步骤2.1、2.2、2.3。注：实验中的采样周期最好小于0.25S(大于4Hz)。六、实验报告要求1.按图7-2所示的方框图画出相应的模拟电路图；2.研究采样周期T的变化对系统性能的响应。七、实验思考题1.连续二阶线性定常系统，不论开环增益K多大，闭环系统均是稳定的，而为什么离散后的二阶系统在K大到某一值或采样时间TS很小时会产生不稳定？2.试分析采样周期T的变化对系统性能的影响？3