自控原理实验2频率响应测试

1、频次响应测试一、实验目的1.握频次特征的测试原理及方法。2.学习依据所测定出的系统的频次特征,确立系统传达函数的方法。二、实验内容1.定给定环节的频次特征。2.系统模拟电路图及系统构造图分别如图2-1及图2-2。图2-1图2-23、系统传达函数为:取R=200K,则取R=500K,则若正弦输入信号为Ui(t=A1sin(则t,当输出达到稳态时,其输出信号为Uo(t=A2sin(t+。改变输入信号频次值,即可测得二组A1/A2和随f(或变化的数值,这个变化规律就是系统的幅频特征和相频特征。三、实验原理1.幅频特征即丈量输入与输出信号幅值A1及A2,而后计算其比值A2/A1。实验采纳“李沙育图形”

2、法进行相频特征的测试。以下简单介绍一下这类测试方法的原理。若以X(t为横轴,Y(t为纵轴,而以作为参变量,则跟着t的变化,X(t和Y(t所确立的点的轨迹,将在X-Y平面上描述出一条关闭的曲线。此即为物理学上的李沙育图形,以下图。图1-1不一样的正弦波(同频次、不一样相位、不一样幅度合成的李萨如图形不一样,椭圆长轴方向也分为左倾和右倾,以下列图所示:图1-2左倾图1-3右倾相位差角的求法:关于X(t=XmSin(t及Y(t=YmSin(t+当t=0时,有X(0=0;Y(0=YmSin(,即=ArcSin(Y(0/Ym,明显,仅当0时/2,上式才是建立的。此实验中,121,mmXAVYA=,当椭圆

3、右倾时,2-,arcsin(0/mYY=-;当椭圆左倾时,2-,arcsin(0/mYY=-+。四、实验设施HHMN-1型电子模拟机一台、PC机一台、数字式万用表一块五、实验步骤1.熟习HHMN-1型电子模拟机的使用方法,将各运算放大器接成比率器,通电调零。2.断开电源,依据系统构造图和系统传达函数计算电阻和电容的取值,并依据模拟线路图搭接线路,不用的运算放大器接成比率器。3、将D/A1与系统输入端Ui连结,将A/D1与系统输出端UO连结(此处连接一定慎重,不行接错。线路接好后,经教师检查后再通电。4、在windowsXP桌面进入实验软件系统。5、在系统菜单中选择实验项目,选择“频次特征”,在

4、窗口选择“李沙育图形”,依据操作步骤达成实验。6、记录数据,绘制实验结果图形,填写数据表格,达成实验报告。六、实验数据办理1、取R1=R2=100K.R3=R4=1M.C2=0.1uF.C1=1uF.R=200K,则,K=2数据列表及初步办理序号f0.51.01.52.02.12.53.03.54.04.55.05.53.1416.2839.42512.5613.1915.7118.8521.9925.1328.2731.4234.55Ac/Ar1.0301.1571.3771.4601.441.1610.7620.5270.3760.2880.2540.1901Ym/Y05.8612.548

5、1.4461.0201.0001.1331.3681.8012.1394.2123.7227.803(9.82323.1143.7578.0690.00118.0133.0147.2153.1167.1167.2172.6确立K=2时测得的数据所确立的传达函数:易知当Ym/Y0靠近1时,的值即为n,Ac/Ar的值等于因此能够从上表中的出n=13.19,则传达函数为李沙育图形绘制幅频特征与相频特征:对数幅频特征:对数相频特征:系统理论闭环传达函数为:波特图以下:对比之下,nw有较大进出。且最大幅值Ym不出此刻频次为nw,但在nw邻近,此偏差可能由仪器丈量偏差惹起。2、取R1=R2=100K.R3

6、=R4=1M.C2=0.1uF.C1=1uF.R=500K,则K=5数据列表及初步办理序号f0.51.01.52.02.53.03.393.414.55.05.5618.8521.3021.4328.2731.4234.5537.703.1416.2839.42512.5615.71Ac/Ar1.0061.0571.1871.3531.6552.0952.3832.2301.3040.9180.7170.625Ym/Y020.619.9494.5852.8271.9131.3411.0361.0001.6582.4744.80337.65(2.7815.76912.6020.7231.5248

7、.2474.8390.00142.9156.2165.8178.5确立K=5时测得的数据所确立的传达函数:易知当Ym/Y0靠近1时,的值即为n,Ac/Ar的值等于从上表中的出n=21.43,则传达函数为李沙育图形绘制幅频特征与相频特征:对数幅频特征:对数相频特征:系统理论闭环传达函数为:波特图以下:对比之下,nw有较大进出。且最大幅值Ym不出此刻频次为nw,但在nw邻近,此偏差可能由仪器丈量偏差惹起。七、偏差剖析1、可能由仪器精度惹起丈量偏差;2、赔偿电阻有偏差,不可以完整克制零点漂移;3、作为用来设置系统参数的电阻由万用表测得,可能不够正确;4、本实验的不足之处:频次较小和较大时取点不足,开端及结尾处有部分特征未显示出来,如结尾处幅频特征的向来降落趋向和相频特征的缓和趋向。八、实验结论1.由图可知,二阶欠阻尼系统的幅度先增大再减小,最后衰减趋于零。该实验中K=2时