实验四典型系统的频率特性测试

1、自动控制原理实验报告实验名称：典型系统的频率特性测试 班 级：姓 名：学 号：实验四 典型系统的频率特性测试一、实验目的1加深理解系统及元件频率特性的物理概念2、掌握测量典型一阶系统和二阶系统频率特性曲线的方法3、掌握软件仿真求取一阶和二阶系统开环频率特性的方法4、了解从频率特性求系统传递函数及参数的方法二、实验容1搭建一阶惯性环节，绘制其频率特性曲线2、搭建典型二阶环节，绘制其频率特性曲线3、用软件仿真求取一阶和二阶系统频率特性曲线，跟实验结果比较三、实验步骤1一阶惯性环节的频率特性记录理想幅频曲线和相频曲（1 ）用Matlab函数绘制系统的幅相曲线和对数频率特性曲线, 线。程序如下：sys

2、=tf（1,0.005,1）;nyq uist（sys）;title（系统的奈氏图）;figurebode（sys）;title（系统的波特图）;（2）在simulink下创建惯性环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。改变正弦输入 函数的频率，测试并记录输出与输入幅值之比，相位之差，保存仿真结果（3）在实验箱中搭建模拟电路，输入正弦波信号，观测输入输出正弦波曲线。调节正弦波 频率和幅值，绘制该一阶惯性环节的幅频曲线和相频曲线，与软件仿真对比2、二阶系统的频率特性曲线（1 ）用Matlab函数绘制二阶系统的幅相曲线和对数频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线。程序仿真：sys=tf（200

3、,1,10,200）;nyq uist（sys）;title（系统的奈氏图）;figurebode（sys）; title（系统的波特图）;（2）在simulink下创建二阶环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。改变正弦输入 函数的频率，测试并记录输出与输入幅值之比，相位之差，保存仿真结果（3）在实验箱中搭建模拟电路，输入正弦波信号，观测输入输出正弦波曲线。调节正弦波 频率和幅值，绘制该二阶环节的幅频曲线和相频曲线，与软件仿真对比四、实验结果1、根据一阶环节的理论计算，选择频率测试点，填写下表1012.518.525.2384499.7132340747f(Hz)1.591.992.964

4、.016.057.0015.9021.0254.14118.9520logUi(db)000000000020logUo(db)-0.011-0.0169-0.0423-0.0691-0.155-0.207-0.697-1.57-5.9-11.720logUi /Uo0.0110.01690.04230.06910.1550.2070.6971.575.911.7-2.98-3.57-5.28-7.18-10.7-12.4-26.5-33.3-59.4-74.92、根据实验结果绘制一阶环节的频率特型。幅频响应：1响频响应:5010153、不同频率在一阶环节 Matlab和simulink仿真结

5、果记录Matlab 仿真:奈氏图:0.5a n g a m系统的奈氏图0.40.30.20.10-0.1-0.2-0.3-0.4Real Axis-0.5 -1System: sysReal: 1Imag: -0Frequency (rad/sec): -1e-020波特图:System : sys-10-45Freque ncy (rad/sec):y (rad/sec): 202 le (dB): -3.04系统的波-20-30-400rrir ir r r rSystem : sysFreque ncy (rad/sec): 202 Phase (deg): -45.2Lr r r r

6、ir r Fir a t krrrr r r F 1-90Simulink 仿真:频率为1rad/s频率为3rad/sScope孕Ea |亘炉a |妊園眄鼻F3UETltriA otf seft3频率为10rad/s：P3Scope?占阳I Q q R 托诙酣 O 3 V4、根据二阶系统的理论计算，选择频率测试点，填写下表(rad/s)3.58.3313.218.630.443.563.4122220393f(Hz)0.551.322.102.964.836.9210.0919.4135.0162.5420logUi(db)000000000020logUo(db)0.4022.223.58-

7、1.42-11.8-18.8-25.7-37.3-47.6-57.720logUi /Uo-0.402-2.22-3.581.4211.818.825.737.347.657.7-10.6-32.6-78.5128-157-165-170-175-177-1795、根据实验结果绘制二阶环节的频率特型。20100-10-20幅频特性图：-30-401015-50-60-70-80相频特性图:150100500-50-100-150-2005100156、不同频率在二阶环节Matlab和simulink仿真结杲记录Matlab 仿真：奈氏图:系统的奈氏图1.51.50.5-0.5-1-1.5-0.5pxA ya卩oxu 卩0.5Real Axis波特图:系统的波特图koov eanMkaa M010110210Freque ncy (rad/sec)10ly-eovesaB3Simulink仿真结果:频率为1