試驗二頻率響應測試分析解析

1、成績北京航空航天大學自動控制原理實驗報告院（系）名稱 自動化科學與電氣工程學院 專 業(yè) 名 稱 自動化學 生 學 號 13191006學 生 姓 名 萬赫 指 導 老 師 王艷東自動控制與測試教學實驗中心實驗二 頻率響應測試實驗時間 2015.11.13同組同學 無實驗編號 30一、實驗目的1、掌握頻率特性的測試原理及方法2、學習根據(jù)所測定出的系統(tǒng)的頻率特性，確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法 目的。、實驗內容1. 測定給定環(huán)節(jié)的頻率特性。2. 系統(tǒng)模擬電路圖如下圖：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：取 R=100K，則 G(s)= 錯誤！未找到引用源。取 R=200K，則 G(s)= 錯誤！未找到引用源。取 R=500K

2、，則 G(s)= 錯誤！未找到引用源。若正弦輸入信號為 Ui(t)=A1Sin( t), 則當輸出達到穩(wěn)態(tài)時，其輸出信號為 Uo(t)=A2Sin( t+) 。改變輸入信號頻率 f=錯誤！未找到引用源。 值，便可測得二組 A1/A2和隨 f( 或)變化的數(shù)值，這個變化規(guī)律就是系統(tǒng)的幅頻特性和 相頻特性。三、實驗原理1. 幅頻特性即測量輸入與輸出信號幅值 A1 及 A2，然后計算其比值 A2/A1 。2. 實驗采用“李沙育圖形”法進行相頻特性的測試。設有兩個正弦信號 : X(t)=XmSin(t) ， Y( t)=YmSin(t+) 若以 X(t) 為橫軸， Y(t)為縱軸，而以 作為參變量，則

3、隨著 t的變化， X(t)和 Y(t)所確 定的點的軌跡，將在 X-Y 平面上描繪出一條封閉的曲線。這個圖形就是物理學 上成稱為的“李薩如圖形”。3. 相位差角 的求法 :對于 X(t)=XmSin(t)及 Y(t)= YmSin(t)當t=0時，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin( )即=ArcSin(Y(0)/ Ym), 0/2 時成立在該實驗中，輸入信號的賦值由軟件設定，即在 K=2 時，輸入幅值為 2V ；在 K=5 時， 輸入幅值為 1V 。而Ac=Ym ，為李薩如圖上最高點對應的縱坐標的值。 Y0為在 x=0時對應 的Y 值。實驗中李薩如圖如下：用坐標讀取按鈕可以讀出相應值

4、四、實驗設備1.HHMN-1 型電子模擬機一臺。2.PC機一臺。3. 數(shù)字式萬用表一塊。五、實驗步驟1. 畫出系統(tǒng)模擬運算電路圖，標出電阻、電容的取值。2. 觀察出 K=1 和 K=2 兩種情況下的李薩育圖形。3. 填寫實驗數(shù)據(jù)表格。4. 用測量的實驗數(shù)據(jù)分別計算出兩種系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的參數(shù)，并確定系統(tǒng) 的傳遞函數(shù)。5. 分析實驗數(shù)據(jù)，就理論值與實測值的差異進行分析，說明誤差產(chǎn)生的原 因。六、實驗結果1.K=1 實驗數(shù)據(jù)AcArY0YmAc/ArY0/Ym/20lg （ Ac/Ar）10.52.03922.0092.0391.01950.9853-99.840.16779.52.26322.26

5、32.2631.13151.0000-90.001.07318.51.99921.9481.9990.99950.9745-77.03-0.00437.5221.751210.8755-61.100.00006.5221.749210.8745-60.990.00005.51.99921.2951.9990.99950.6478-40.38-0.00434.51.99821.251.9980.9990.6256-38.73-0.00873.52.19220.69582.1921.0960.3174-18.510.79622.52.19220.62742.1921.0960.2862-16.63

6、0.79621.52.00420.00952.0041.0020.0047-0.270.01741.2000K=1幅頻特性曲線u2o oz1.00000.80000.60000.4000U.2UUU0.0000-0.2000w/rad-s-1K=1 時李沙如圖形2.K=2 實驗數(shù)據(jù)K=2時頻率響應AcArY0YmAc/ArY0/Ym/20lg （ Ac/Ar）4.52.1720.44682.171.0850.2059-11.880.70865.52.27320.65592.2731.1370.2886-16.771.11146.52.54421.0912.5441.2720.4289-25.3

7、92.08977.52.53421.1472.5341.2670.4526-26.912.05558.52.95121.4062.9511.4760.4764-28.453.37889.52.95721.8292.9571.4790.6185-38.213.396410.53.1222.4583.121.560.7878-51.983.862511.53.27123.1623.2711.6360.9667-75.174.273012.53.05723.033.0571.5290.9912-82.383.685313.53.05723.0573.0571.5291.0000-90.003.685

8、3K=2幅頻特性曲線u)/rad-s-l(、o)o ozK=2相頻特性曲線-100.00co/rad-s-1K=2 時李沙如圖形 1七、結果分析當 K=1 時， = 90時， =9.5，Ac/Ar=1.1315 代入公式，d1- 2nAr2Ac得d=8.522=0.4419反推得傳遞函數(shù)為：G（s）90.5s2 8.3961s 90.5當 K=2 時， =90時， =13.5，Ac/Ar=1.5285 代入公式，dAr 2Ac得d=12.757=0.3271反推得傳遞函數(shù)為： G（s）182.25s2 8.8317 s 182.25由實驗結果發(fā)現(xiàn) ,由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)時 ,沒有從 =90的點向兩邊取值 ,故造成了圖 像的形狀集中在 0到1很小的范圍內波動 ,沒有看出整體的變化趨勢。其次，由 于是偏向 減小的方向采集的數(shù)據(jù)，使得畫幅頻和相頻曲線時候，只是向一個 方向的顯示結果。對于傳遞函數(shù)來說，誤差主要來于元器件的老化和在進行數(shù)模轉換時的誤差， 并且，由于在提取點時候，鼠標取點存