自动控制理论第四次实验报告.doc

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1、实验报告实验名称采样系统的稳定性分析系信息院专业自动化班XXX姓名XXX学号XXXXX授课老师XXX预定时间2014/5/27实验时间2014/5/27实验台号一、目的要求1.掌握香农定理，了解信号的采样保持与采样周期的关系。2.掌握采样周期对采样系统的稳定性影响。二、原理简述本实验采用“采样－保持器”LF398芯片，它具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。其管脚连接图如5.1-1所示，采样周期T等于输入至LF398第8脚(PU)的脉冲信号周期，此脉冲由多谐振器(由MC1555和阻容元件构成)发生的方波经单稳电路(由MC14538和阻

2、容元件构成)产生，改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套四、线路示图1.信号的采样保持2.闭环采样控制系统五、内容步骤1．准备：将信号源单元的“ST”的插针和“＋5V”插针用“短路块”短接。2．信号的采样保持实验步骤(1)按图5.1-3接线。检查无误后开启设备电源。(2)将正弦波单元的正弦信号(将频率调为2.5HZ)接至LF398的输入端“IN1”。(3)调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波周期为20ms即采样周期T=20ms。(4)用示波器同时观测LF398的OUT1输出和IN1输入，此时

3、输出波形和输入波形一致。(5)改变采样周期，直到200ms，观测输出波形。此时输出波形仍为输入波形的采样波形，还未失真，但当T>200ms时，没有输出波形，即系统采样失真，从而验证了香农定理。3．闭环采样控制系统实验步骤(1)按图5.1-5接线。检查无误后开启设备电源。(2)取“S”端的方波信号周期T=20ms。(3)阶跃信号的产生：产生1V的阶跃信号。(4)加阶跃信号至r(t)，按动阶跃按钮，观察并记录系统的输出波形c(t)，测量超调量Mp。(5)调节信号源单元的“S”信号频率使周期为50ms即采样周期T=50ms。系统加入阶跃信号，观察并记

4、录系统输出波形，测量超调量Mp。(6)调节采样周期使T=120ms，观察并记录系统输出波形。六、数据处理1.信号的采样保持（T=20ms）（T=50ms）（T=180ms）（T=200ms）（T=400ms）2.闭环采样控制系统七、分析讨论1.通过实验，更加深刻地香农定理，了解信号的采样保持与采样周期的关系；了解采样周期对采样系统的稳定性影响：采样周期越长，丢失的信息越多，对离散系统的稳定性及动态性能均不利，甚至可使系统失去稳定性。2.为了使两种信号在系统中能互相传递，在连续信号和脉冲序列之间要用采样器，而在脉冲序列和连续信号之间要用保持器，以

5、实现两种信号的转换。采样器和保持器是采样控制系统中两个特殊环节3.采样器和保持器不影响开环脉冲传递函数的极点，仅影响开环脉冲传递函数的零点。但是，对闭环离散系统而言，开环脉冲传递函数零点的变化，必然引起闭环脉冲传递函数极点的改变，因此，采样器和保持器会影响系统的动态性能。4.采样器可使系统的峰值时间略有减小，但使超调量增大，故采样造成的信息损失会降低系统的稳定程度。