自控原理實(shí)驗(yàn)2頻率響應(yīng)測(cè)試2

1、頻率響應(yīng)測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.握頻率特點(diǎn)的測(cè)試原理及方法。2.學(xué)習(xí)依照所測(cè)定出的系統(tǒng)的頻率特點(diǎn),確定系統(tǒng)傳達(dá)函數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.定給定環(huán)節(jié)的頻率特點(diǎn)。2.系統(tǒng)模擬電路圖及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖分別如圖2-1及圖2-2。圖2-1圖2-23、系統(tǒng)傳達(dá)函數(shù)為:取R=200K,則取R=500K,則若正弦輸入信號(hào)為Ui(t=A1sin(則t,當(dāng)輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí),其輸出信號(hào)為Uo(t=A2sin(t+。改變輸入信號(hào)頻率值,即可測(cè)得二組A1/A2和隨f(或變化的數(shù)值,這個(gè)變化規(guī)律就是系統(tǒng)的幅頻特點(diǎn)和相頻特點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)原理1.幅頻特點(diǎn)即測(cè)量輸入與輸出信號(hào)幅值A(chǔ)1及A2,爾后計(jì)算其比值A(chǔ)2/A1。實(shí)驗(yàn)采用“李沙育圖形”

2、法進(jìn)行相頻特點(diǎn)的測(cè)試。以下簡(jiǎn)單介紹一下這種測(cè)試方法的原理。若以X(t為橫軸,Y(t為縱軸,而以作為參變量,則隨著t的變化,X(t和Y(t所確定的點(diǎn)的軌跡,將在X-Y平面上描繪出一條封閉的曲線。此即為物理學(xué)上的李沙育圖形,以以下圖。圖1-1不同樣的正弦波(同頻率、不同樣相位、不同樣幅度合成的李薩如圖形不同樣,橢圓長(zhǎng)軸方向也分為左傾和右傾,以以下圖所示:圖1-2左傾圖1-3右傾相位差角的求法:對(duì)于X(t=XmSin(t及Y(t=YmSin(t+當(dāng)t=0時(shí),有X(0=0;Y(0=YmSin(,即=ArcSin(Y(0/Ym,顯然,僅當(dāng)0時(shí)/2,上式才是成立的。此實(shí)驗(yàn)中,121,mmXAVYA=,當(dāng)橢

3、圓右傾時(shí),2-,arcsin(0/mYY=-;當(dāng)橢圓左傾時(shí),2-,arcsin(0/mYY=-+。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備HHMN-1型電子模擬機(jī)一臺(tái)、PC機(jī)一臺(tái)、數(shù)字式萬用表一塊五、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉HHMN-1型電子模擬機(jī)的使用方法,將各運(yùn)算放大器接成比率器,通電調(diào)零。2.斷開電源,依照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和系統(tǒng)傳達(dá)函數(shù)計(jì)算電阻和電容的取值,并依照模擬線路圖搭接線路,不用的運(yùn)算放大器接成比率器。3、將D/A1與系統(tǒng)輸入端Ui連接,將A/D1與系統(tǒng)輸出端UO連接(此處連接必定謹(jǐn)慎,不能接錯(cuò)。線路接好后,經(jīng)教師檢查后再通電。4、在windowsXP桌面進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)。5、在系統(tǒng)菜單中選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,選擇“頻率特點(diǎn)”,

4、在窗口選擇“李沙育圖形”,依照操作步驟完成實(shí)驗(yàn)。6、記錄數(shù)據(jù),繪制實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖形,填寫數(shù)據(jù)表格,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辦理1、取R1=R2=100K.R3=R4=1M.C2=0.1uF.C1=1uF.R=200K,則,K=2數(shù)據(jù)列表及初步辦理序號(hào)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/Y05.8612.54

5、81.4461.0201.0001.1331.3681.8012.1394.2123.7227.803(9.82323.1143.7578.0690.00118.0133.0147.2153.1167.1167.2172.6確定K=2時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)所確定的傳達(dá)函數(shù):易知當(dāng)Ym/Y0湊近1時(shí),的值即為n,Ac/Ar的值等于所以能夠從上表中的出n=13.19,則傳達(dá)函數(shù)為李沙育圖形繪制幅頻特點(diǎn)與相頻特點(diǎn):對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn):對(duì)數(shù)相頻特點(diǎn):系統(tǒng)理論閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)為:波特圖以下:對(duì)照之下,nw有較大出入。且最大幅值Ym不出現(xiàn)在頻率為nw,但在nw周邊,此誤差可能由儀器測(cè)量誤差引起。2、取R1=R2=100K.R

6、3=R4=1M.C2=0.1uF.C1=1uF.R=500K,則K=5數(shù)據(jù)列表及初步辦理序號(hào)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(2.7815.76912.6020.7231.524

7、8.2474.8390.00142.9156.2165.8178.5確定K=5時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)所確定的傳達(dá)函數(shù):易知當(dāng)Ym/Y0湊近1時(shí),的值即為n,Ac/Ar的值等于從上表中的出n=21.43,則傳達(dá)函數(shù)為李沙育圖形繪制幅頻特點(diǎn)與相頻特點(diǎn):對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn):對(duì)數(shù)相頻特點(diǎn):系統(tǒng)理論閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)為:波特圖以下:對(duì)照之下,nw有較大出入。且最大幅值Ym不出現(xiàn)在頻率為nw,但在nw周邊,此誤差可能由儀器測(cè)量誤差引起。七、誤差解析1、可能由儀器精度引起測(cè)量誤差;2、補(bǔ)償電阻有誤差,不能夠完好控制零點(diǎn)漂移;3、作為用來設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的電阻由萬用表測(cè)得,可能不夠正確;4、本實(shí)驗(yàn)的不足之處:頻率較小和較大時(shí)取點(diǎn)不足,初步及結(jié)尾處有部分特點(diǎn)未顯示出來,如結(jié)尾處幅頻特點(diǎn)的素來下降趨勢(shì)和相頻特點(diǎn)的和緩趨勢(shì)。八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.由圖可知,二階欠阻尼系統(tǒng)的幅度先增大再減小,最后衰減趨于零。該實(shí)驗(yàn)中K=2時(shí)