自控实验3.doc

北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称： 自动控制原理 实验名称： 实验三 线性控制系统的频域分析 学 院： 自动化学院 班 级： 电气1101B 姓 名： 蔡万良 学 号： 2011100334116 指导教师： 李 平 成 绩： 实 验 日 期：2013年　12月　5 日 完成报告日期：2013年　12月　11日 实验三 线性控制系统的频域分析 3. 1 频率特性测试 一．实验目的 1．了解线性系统频率特性的基本概念。 2．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）的构造及绘制方法。 二．实验内容及步骤 被测系统是一阶惯性的模拟电路图见图3-1，观测被测系统的幅频特性和相频特性，填入实验报告，並在对数座标纸上画出幅频特性和相频特性曲线。 本实验将正弦波发生器（B5）单元的正弦波加于被测系统的输入端，用虚拟示波器观测被测系统的幅频特性和相频特性，了解各种正弦波输入频率的被测系统的幅频特性和相频特性。 图3-1 被测系统的模拟电路图 实验步骤： （1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中‘正弦波’（正弦波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器2”，使之正弦波频率为8Hz（D1单元右显示）。 ③ 调节B5单元的“正弦波调幅”电位器，使之正弦波振幅值输出为2V左右（D1单元左显示）。 （2）构造模拟电路：按图3-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号 1 A3 S1，S7，S9 2 A6 S2，S6 1 信号输入 B5（SIN）→A3（H1） 2 运放级联 A3（OUT）→A6（H1） 3 示波器联接×1档 B5（SIN）→B3（CH1） 4 A6（OUT）→B3（CH2） （3）运行、观察、记录： ① 运行LABACT程序，在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择 时域分析，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，用示波器观察波形，应避免系统进入非线性状态。 ②点击停止键后，可拖动时间量程（在运行过程中，时间量程无法改变），以满足观察要求。 示波器的截图详见虚拟示波器的使用。 三．实验报告要求： 按下表改变实验被测系统正弦波输入频率：（输入振幅为2V）。 观测幅频特性和相频特性，填入实验报告。並画出幅频特性、相频特性曲线。 输入频率 Hz 幅频特性 相频特性 计算值 测量值 计算值 测量值 1.6 11.69 11.90 -11.4o -12o 3.2 10.74 11.01 -21.9o -22o 4.5 9.62 10.00 -29.5o -33o 6.4 7.71 7.68 -38.8o -41o 8 5.96 4.30 -45.1o -47o 9.6 4.25 3.23 -50.3o -48o 12.5 1.26 1.01 -57.5o -57o 1.6 3.2 4.5 6.4 8.0 9.6 12.5 一阶惯性环节传递函数：；K=R2/R1=2;T=R2*C=0.02; 幅频特性：；相频特性： 对数幅频特性： 3.2 一阶惯性环节的频率特性曲线 一．实验目的 1．了解和掌握一阶惯性环节的对数幅频特性和相频特性，实频特性和虚频特性的计算。 2．了解和掌握一阶惯性环节的转折频率ω的计算，及惯性时间常数对转折频率的影响 3．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘制方法。 二．实验内容及步骤 1．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）、幅相曲线（奈奎斯特图）的构造及绘制方法。 2．惯性环节的频率特性测试电路见图3-2，改变被测系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图，及频率特性曲线，並计算和测量其转折频率，填入实验报告。 图3-2 惯性环节的频率特性测试电路 实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）构造模拟电路：按图3-2安置短路套及测孔联线，表如下。 1 信号输入 B2（OUT2）→A3（H1） 2 运放级联 A3（OUT）→A6（H1） 3 相位测量 A6（OUT）→ A8（CIN1） 4 A8（COUT1）→B8（IRQ6） 5 幅值测量 A6（OUT）→ B7（IN4） （a）安置短路套 （b）测孔联线 模块号 跨接座号