实验三 二阶系统频率响应

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1、实验三二阶系统频率响应一、实验目的（1）学习系统频率特性响应的实验测试方法。（2）了解二阶闭环系统中的对数幅频特性和相频特性的计算。（3）掌握根据频率响应实验结果绘制波特图的方法。（4）掌握欠阻尼二阶闭环系统中的自然频率、阻尼比对谐振频率、谐振峰值和带宽的影响及对应的计算。二、实验设备（1）XMN-2型学习机；（2）CAE-USE辅助实验系统（3）万用表（4）计算机三、实验内容本实验用于观察和分析二阶系统瞬态响应的稳定性。二阶闭环系统模拟电路如图3-1所示，它由两个积分环节（OP1和OP2）及其反馈回路构

2、成。图3-1二阶闭环系统模拟电路图OP1和OP2为两个积分环节，传递函数为（时间常数）。二阶闭环系统等效结构图如图3-2所示。图3-2二阶闭环系统等效结构图该二阶系统的自然振荡角频率为，阻尼为。一、实验步骤（1）调整Rf=40K，使K=0.4（即ζ=0.2）；取R=1M，C=1μ，使T=1秒（ωn=1/1）。（2）输入信号位，改变角频率使ω分别为0.2,0.6,0.8,0.9,1.0,1.2,1.6,2.0,3.0rad/s。稳态时，记录下输出响应二、数据采集及处理输出/入信号幅值Y输出信号初相L(ω)φ

3、(ω)ω(rad/s)T0.231.4215mv0000.610.4666775mv-200-300.87.8532mv-500-450.96.97777822mv-600-601.06.289mv-820-901.25.2333331mv-120-3.16-1201.63.9250.5mv-157-8.16-1502.03.140.3mv-165-12-1603.02.0933330.1mv-179-19-180三、实验报告1、绘制系统结构图，并求出系统传递函数，写出其频率特性表达式。2、用坐标纸画出二

4、阶闭环系统的对数幅频、相频曲线（波特图）。3、其波特图上分别标示出谐振峰值（Mr）、谐振频率（ωr）和带宽频率（ωb）。4、观察和分析曲线中的谐振频率（ωr）、谐振峰值（Mr）和带宽（ωb），并与理论计算值作对比。