自动控制原理-控制系统的频率特性实验报告.pdf

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1、肇庆学院 工程学院 自动控制原理实验报告 _12 _年级_ 电气一班 组员：王园园、李俊杰 实验日期 2014/6/9 姓名:李奕顺 学号：2130 老师评定_ 实验四：控制系统的频率特性 一、实验原理 1.被测系统的方块图：见图 4-1 图 4-1 被测系统方块图 系统（或环节）的频率特性 G（j）是一个复变量，可以表示成以角频率为参数的幅值和相角：)G(j)G(j)G(j （41）本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特牲。图 4-1 所示系统的开环频率特性为：)E(j)B(j)E(j)B(j)E(j)B(j)(jG)(jG21 （42）采用对数幅频特性和相频特性表示，则式（42）表

2、示为：)E(j)B(jlg20)H(j(jG)(jG20lg21)E(jlg20)B(jlg20 （43）)E(j)B(j)E(j)B(j)H(j)(jG)(jG21 （44）将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施加于被测系统的输人端r(t)，然后分别测量相应的反馈信号b(t)和误差信号e(t)的对数幅值和相位。频率特性测试仪测试数据经相关运算器后在显示器中显示。根据式(43)和式(44)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数座标纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和

3、转角频确定频率特性（或传递函数）。所确定的频率特性（或传递函数）的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的频率特牲(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符，如果测量所得的相位在高频(相对于转角频率)时不等于-90(qp)式中 p 和 q分别表示传递函数分子和分母的阶次，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。2.被测系统的模拟电路图：见图 4-2 图 4-2 被测系统 二、实验内容(1)将 U21 DAC单元的 OUT 端接到对象的输入端。(2)将测量单元的 CH1（必须拨为乘 l 档）接至对象的输出端。(3)

4、将 Ul SG 单元的 ST和 S 端断开，用排线将 ST端接至 U26 控制信号单元 中的 PB0。（由于在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，ST 即为对象锁零控制端，在这里，我们用8255 的 PB0 口对 ST进行程序控制）(4)在 PC 机上分别输入角频率为 1，10，100,300，并使用“+”、“”键选择合适的幅值，按 ENTER键后，输入的角频率开始闪烁，直至测量完毕时停止，屏幕即显示所测对象的输出及信号源，移动游标，可得到相应的幅值和相位，得到的实验波形图如图 4-3 到图 4-10所示：图 4-3 输入频率为 1的波形图 1 图 4-4 输入频率为 1的波形图 2 图 4

5、-5 输入频率为 10的波形图 1 图 4-6 输入频率为 10的波形图 2 图 4-7 输入频率为 100 的波形图 1 图 4-8 输入频率为 100 的波形图 2 图 4-9 输入频率为 300 的波形图 1 图 4-10 输入频率为 300 的波形图 2 三、实验数据整理 1、由实验波形图如图 4-3到图 4-10的数据可以计算得出表 4-1：表 4-1 实验数据（w2f）输入 Ui(t)的角频率w(rad/s)误差信号 反馈信号 开环特性 幅值（v）对数幅值20lg 相位（度）幅值（v）对数幅值20lg 相位（度）对数幅值 L 相位（度）1 -20 104 124 10 -76 160 236 100 -145 -20 230 375 300 -173 -40 257 430