系统频率响应及其仿真

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频率特性法设计三阶系统

毕业设计（论文）设计（论文）题目:_ 用频率特性法设计三阶系统________ __及其仿真研究___________单位（系别）：_______自动化_________学生姓名：________***________专业：__电气工程与自动化____班级：______ 05131104_______学号：___ _0513110417_____指导教师：______ 汪纪锋________答辩组负责人：______________________填表时间： 2015 年 5 月重庆邮电大学移通学院教务处制编号：____________审定成绩：____________用频率特性法设计三阶系统及其仿真研究摘要自动控制作为一种技术手段已经广泛地应用于工业、农业、国防乃至日常生活和社会科学许多领域。

自动控制就是指在脱离人的直接干预，利用控制装置（简称控制器）使被控对象（如设备生产过程等）的工作状态或简称被控量（如温度、压力、流量、速度、pH值等）按照预定的规律运行。

实现上述控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体称为自动控制系统。

如果将控制系统中的各个变量看成是一些信号，而这些信号又是由许多不同频率的正弦信号合成的，则各个变量的运动就是系统对各个不同频率信号响应的总和。

系统对正弦输入的稳态响应称频率响应。

利用频率特性分析法设计三阶系统是从频域的角度研究系统特性的方法。

通过分析频率特性研究系统性能是一种广泛使用的工程方法，能方便地分析系统中的各部分参量对系统总体性能的影响，从而进一步指出改善系统性能的途径，所以我们对系统的频响特性要进行深入的分析。

设计自动控制系统，既要保证所设计的系统简单，成本低，又同时需要有良好的性能，能满足给定技术指标的要求，也就是需要同时考虑方案的可靠性和经济性。

本次设计运用频率特性的方法，设计出一个三阶系统，并对系统进行分析研究，最终得出一个符合要求的设计系统。

仿真实验2：系统的频率响应和稳定性

2系统的频率响应和稳定性研究一．实验目的1．绘制并观察典型系统的开环幅频曲线。

2．绘制并观察典型系统的开环对数频率曲线。

3．运用恩奎斯特准则判断闭环系统的稳定性。

二．实验要求1．根据所给开环传递函数的机构形式，绘制相应的开环幅频曲线和开环对数频率曲线。

2．如绘制的开环幅相曲线不封闭，或用文字说明所缺部分曲线的走向，或在图上添加所缺曲线；曲线与（-1，j0）点的几何关系应足够清晰，能够支持判断结论的导出。

3．对该开环传递函数构成的单位负反馈系统的稳定性做出判断，说明理由；假如闭环不稳定，则应指出不稳定极点的数目。

三．实验内容1．根据所给开环传递函数的结构形式，首先绘制出相应的开环幅频曲线和开环对数频率曲线。

2．对于存在积分环节的开环传递来说，因为得到的开环幅相曲线不封闭，所以需在图上添加所缺曲线，以使曲线与(-1,j0)点的几何关系清晰，支持判断结论的准确导出。

3．最后，利用开环幅频稳定判据（恩奎斯特准则）或开环对数频率稳定判据对开环传递函数构成的单位负反馈系统的稳定性作出判断；假如闭环不稳定，则指出不稳定极点的数目。

（1）开环传递函数的形式为)1)(1(211++=s T s T KG ，其中K , T 1 , T 2可取大于0的任意数。

举例，如令T 1=1,T 2=2,K=1，则11(1)(21)G s s =++ ，此时的指令如下：零极点形式的传递函数指令：G=zpk([],[-1,-1/2],1)；得到开环幅频曲线（恩奎斯特曲线）：figure(1);nyquist(G);得到开环对数频率曲线：figure(2);margin(G);可以利用零极点形式的时域指令进行验证结果，也就是看闭环实部根是否都<0, 此时的指令如下：由零极点形式转换为因子式形式：[n1,d1]=zp2tf([],[-1,-1/2],1);G=n1+d1; 时域闭环根：roots(G);-1-0.500.51 1.52Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i sM a g n i t u d e (d B )10-210-110101102P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 93.3 deg (at 0.666 rad/sec)Frequency (rad/sec)因子式形式的开环频域指令：因子式形式的传递函数指令：G=tf([0,0,1],[2,3,1])得到开环幅频曲线（恩奎斯特曲线）：figure(3);nyquist(G) 得到开环对数频率曲线：figure(4);margin(G)可以利用零极点形式的时域指令进行验证结果，也就是看闭环实部根是否都<0, 此时的指令如下：由零极点形式转换为因子式形式： n1=[0,0,1],d1=[2,3,1];G=n1+d1; 时域闭环根：roots(G);-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i sM a g n i t u d e (d B )10-210-110101102P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)Frequency (rad/sec)（2）)1)(1)(1(3212+++=s T s T s T KG ，其中K , T 1 , T 2 , T 3 可取大于0的任意数。

第八章系统频率响应及其仿真

标图或Nyquist图。
➢ 利用封闭的Nyquist轨迹可进行系统稳定性的分析，即Nyq uist稳定判据。
➢ Nyquist图不便于分析频率特性中某个环节对频率特性的影响。
第八章系统频率响应及其仿真
8.1 频率特性的一般概念 8.1.2 Nyquist图与Bode图
Bode图
把频率特性函数G (j)的角频率和幅频特性都取对数，则称
幅频特性： A( ) X o ( )
➢
相频特性：
X i ( )
() o () i ()
第八章系统频率响应及其仿真
8.1 频率特性的一般概念
8.1.2 Nyquist图与Bode图
Nyquist图
频率特性G(j)是频率的复变函数，可以在复平面上用一个矢量来表示。该矢量的幅值为 G( j) ，相角为G( j) 。当从0变化时，G(j)的矢端轨迹被称之为频率特性的极坐
相位滞后校正设计步骤 a) 根据稳态误差计算Kc; b) 根据Kc下原系统开环幅、相频曲线，寻找满足要求相位裕度
c (50 ~ 10 0 ) 所对应的频率作为幅值穿越频率c; c) 根据c确定校正环节的转折频率：Gc ( jc )G( jc ) 1 KcG( jc )
即校正环节最大转折频率为幅值穿越频率的1/10
sys2=zpk([ ],[0 -10 -2],600);
%建立模型2，K=30
figure(1),bode(sys1)
%绘Bode图1
title('System Bode Charts with K=5'),grid
figure(2),bode(sys2)
%绘Bode图2
title('System Bode Charts with K=30'),grid

控制系统性能的频率响应分析

– 重新设置系统增益 K以补偿综合滞后补偿器所引起的任何衰减，使系统保持步骤（1）所确定的稳态误差。
第五章控制系统的频域分析与综合
5-20
2008
自动控制原理AI
第6节：控制系统的频率响应综合
– 例5.14系统的Bode图
1 0.07rad / s
T
20dB / dec
1 T
1 10
5-18
2008
自动控制原理AI
第6节：控制系统的频率响应综合
• 滞后补偿器的综合
– 滞后补偿器的传递函数为：
Gc s
1
s s
1
T 1
,
1
T
– 当 T 10, 滞 1后0时补，偿器的波德图为：
1
T
1
T
?
第五章控制系统的频域分析与综合
5-19
2008
自动控制原理AI
第6节：控制系统的频率响应综合
T T
j j
1 1
1
第五章控制系统的频域分析与综合
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2008
自动控制原理AI
•超前补偿器的综合
和
max tg1 maxT tg1 maxT
tg1
1 tg1
有
1
tg m a x
1
1
1
2
1 2
及
sin2
max
1
tg2 max tg2 max
1
4
1
2
1 1
• 滞后补偿器的综合步骤：
– 设定增益 K，使该值满足稳态误差指标的要求，并绘制出在该值下的系统伯德图；
– 在相频特性图上找出对应于希望的相位裕量的频率，该频率是综合后系统的幅穿频率，而希望的相位裕量是希望的动态特性所决定的相位裕量再增加 50 ~ 120 的安全裕量；

电力系统频率响应的改进模型与参数估计

第38卷第5期 852019年9月电力工程技*Electric Power Engineering Technology DOE ：10.I2158/j.2096-3203.2019.05.013电力系统频率响应的改进模型与参数估计李东辉1,臧晓明2,鞠平2,陈谦2（1.南瑞集团电力设计有限公司，江苏南京211106；2.河海大学能源与电气学院，江苏南京210098）摘要：近年来，多种因素导致电力系统频率大波动事故时有发生。

而目前对电力系统调频能力预估误差较大，有必要采用电力系统频率响应（SFR ）模型计算频率的动态响应。

文中分析了 SFR 经典模型的不足之处，据此改进了SFR 模型结构，其中考虑了等值调速器的动态特性。

进而提出了 SFR 改进模型的参数估计方法，先直接计算获得部分参数,然后加入保证稳态一致性的参数约束条件，最后辨识获得其余参数。

通过仿真算例对频率响应进行了计算,验证了 SFR 改进模型结构与参数估计方法的有效性。

结果表明，SFR 改进模型能够有效表征系统频率响应的主要指标，其精度显著高于SFR 经典模型。

关键词：频率；系统频率响应；模型；参数估计中图分类号:TM744 文献标志码：A 文章编号：2096-3203（ 2019） 05-0085-060引言我国电网的额定频率为50 Hz ,要求频率偏差控制在±0.2 Hz 以内。

以往电力系统的频率极少发生较大波动,所以较少关注频率动态问题［1，3］o 随着新能源特别是风力发电的并网，大大增大了电源侧的随机性，减小了电力系统的等值惯性，给电力系统调频带来了新的挑战⑷；特高压交直流大容量输电通道的建设，成为威胁电力系统频率安全稳定性的重大隐患［5,7］;电力电子装置的广泛应用,削弱了负荷侧的频率响应性能，也给电力系统的频率安全稳定性带来了潜在的威胁［8,9］"鉴于这些新变化，频率动态问题逐渐受到了学者的重视［10］o 尤其是特高压直流输电工程的逐渐投运，换流站故障导致电力系统频率大波动事件频发。

控制系统的频率特性分析实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除控制系统的频率特性分析实验报告篇一：控制系统频率特性实验实验名称控制系统的频率特性实验序号3实验时间学生姓名学号专业班级年级指导教师实验成绩一、实验目的：研究控制系统的频率特性，及频率的变化对被控系统的影响。

二、实验条件：1、台式计算机2、控制理论&计算机控制技术实验箱ThKKL-4系列3、ThKKL仿真软件三、实验原理和内容：1．被测系统的方块图及原理被测系统的方块图及原理：图3—1被测系统方块图系统(或环节)的频率特性g(jω)是一个复变量，可以表示成以角频率ω为参数的幅值和相角。

本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。

图4—1所示系统的开环频率特性为：采用对数幅频特性和相频特性表示，则式(3—2)表示为：将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施加于被测系统的输入端[r(t)]，然后分别测量相应的反馈信号[b(t)]和误差信号[e(t)]的对数幅值和相位。

频率特性测试仪测试数据经相关器件运算后在显示器中显示。

根据式(3—3)和式(3—4)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数坐标纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。

根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转角频确定频率特性(或传递函数)。

所确定的频率特性(或传递函数)的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的频率特性(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符。

如果测量所得的相位在高频(相对于转角频率)时不等于－90°(q－p)［式中p和q分别表示传递函数分子和分母的阶次］，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。

2．被测系统的模拟电路图被测系统的模拟电路图：见图3－2注意：所测点-c(t)、-e(t)由于反相器的作用，输出均为负值，若要测其正的输出点，可分别在-c(t)、-e(t)之后串接一组1/1的比例环节，比例环节的输出即为c(t)、e(t)的正输出。

低通滤波器的设计与仿真

低通滤波器的设计与仿真设计低通滤波器需要考虑以下几个方面：1. 频率响应：低通滤波器的频率响应应该呈现出降低高频分量的特性。

常见的频率响应形状包括巴特沃斯型（Butterworth）、切比雪夫型（Chebyshev）以及椭圆型（Elliptic）等。

2.通带衰减和阻带衰减：通带衰减是指滤波器在低频范围内将信号传递的衰减程度，而阻带衰减则是指滤波器将高频信号抑制的程度。

一个优秀的低通滤波器要能够实现较低的通带衰减和较高的阻带衰减。

3.相位响应：滤波器的相位响应与滤波后的信号延迟有关。

在一些应用中，信号的相位延迟会对系统的性能产生影响，因此需要对低通滤波器的相位响应进行合理设计。

设计滤波器的一种方法是使用模拟滤波器设计技术。

在模拟滤波器设计中，可以使用模拟滤波器的传递函数、阶数以及频率响应形状等参数进行设计。

根据设计的参数，可以利用电路设计工具进行滤波器的仿真和优化。

最终得到满足要求的模拟滤波器电路。

另一种方法是使用数字滤波器设计技术。

数字滤波器是通过数字信号处理的方法实现滤波效果的。

在设计数字滤波器时，需要选择适当的滤波器类型（如FIR滤波器或IIR滤波器）、阶数、滤波器系数等参数。

可以使用各种数学算法和信号处理工具进行仿真和优化，最终得到满足要求的数字滤波器。

在设计和仿真低通滤波器时，常用的工具有MATLAB、Simulink、SPICE等。

这些工具提供了丰富的滤波器设计函数和可视化界面，可以方便地进行设计和仿真。

在进行滤波器设计和仿真过程中，需要注意选择适当的滤波器类型和参数。

此外，还需要根据应用需求进行滤波器的性能优化和调整。

通过设计与仿真，可以得到满足特定应用需求的低通滤波器，提高系统的性能和信号质量。

电力系统频率响应特性研究

电力系统频率响应特性研究随着现代社会的快速发展，能源供应已成为维持社会运行的重要基础。

而电力系统作为能源供应的主要手段，在保障社会用电需求的同时，也要保证系统的稳定性。

频率响应特性对于电力系统的运行和稳定具有重要意义。

本文将围绕电力系统频率响应特性展开研究。

1. 电力系统频率响应基本概念电力系统频率指电力系统中电压和电流的周期性变化次数，通常以赫兹（Hz）为单位。

频率响应则指电力系统在外部扰动下对频率变动的响应能力。

电力系统频率响应特性的研究可以帮助我们理解电力系统在各种工况下的变化趋势，为系统运行和保障提供可靠的参考。

2. 频率响应特性影响因素电力系统频率响应特性的产生受到多种因素的影响。

首先，发电机组的特性是影响频率响应的重要因素之一。

发电机组的转动惯量决定了其响应频率的速度，惯性大的发电机组具有较好的抗扰动能力。

其次，负荷的动态特性也会影响频率响应。

负荷的变化会对电力系统频率产生影响，沉重的负荷突然波动可能导致频率的快速变化。

此外，电力系统中的线路损耗以及阻抗等也会对频率响应特性产生一定的影响。

3. 电力系统频率响应模型为了对电力系统频率响应特性进行深入研究，学者们提出了多种模型和方法。

其中，动态等效模型是一种常用的研究方法。

该模型将电力系统简化为发电机、负荷和输电线路等基本元件，通过建立系统的微分方程来描述频率响应的变化趋势。

通过对模型进行求解和仿真，可以获得电力系统频率响应的各种参数和特性曲线，为系统运行提供指导依据。

4. 频率响应演变过程电力系统频率响应演变过程是了解电力系统运行状态和稳定性的重要途径。

在正常工况下，电力系统的频率会保持在额定值附近，并呈现出稳定状态。

然而，当外界发生干扰或负荷突变时，电力系统的频率会发生扰动。

频率响应演变过程可以分为三个阶段：短期响应、中期响应和长期响应。

短期响应是指系统在受到突发扰动后，立即产生的频率响应。

在这个阶段，系统会通过自动调节控制来减小频率偏差，恢复到正常工作状态。

信号与系统仿真作业

nGDOU-B-11-112广东海洋大学学生实验报告书（学生用表)课程名称课程号学院(系)信息学院专业班级学生姓名学号实验地点04002 实验日期实验一连时间信号的MATLAB表示和连续时间LTI系统的时域分析一、实验目的1．掌握MA TLAB产生常用连续时间信号的编程方法，并熟悉常用连续时间信号的波形和特性；2．运用MATLAB符号求解连续系统的零输入响应和零状态响应；3．运用MATLAB数值求解连续系统的零状态响应；4．运用MATLAB求解连续系统的冲激响应和阶跃响应；5．运用MATLAB卷积积分法求解系统的零状态响应。

二、实验原理1. 连续信号MATLAB实现原理从严格意义上讲，MATLAB数值计算的方法并不能处理连续时间信号。

然而，可用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号，即当取样时间间隔足够小时，这些离散样值能够被MATLAB处理，并且能较好地近似表示连续信号。

MATLAB提供了大量生成基本信号的函数。

比如常用的指数信号、正余弦信号等都是MATLAB的内部函数。

为了表示连续时间信号，需定义某一时间或自变量的范围和取样时间间隔，然后调用该函数计算这些点的函数值，最后画出其波形图。

三、实验内容1．实例分析与验证根据以上典型信号的MA TLAB函数，分析与验证下列典型信号MA TLAB程序，并实现各信号波形图的显示，连续信号的图形显示使用连续二维图函数plot()。

(1) 正弦信号：用MA TLAB命令产生正弦信号2sin(2/4)ππ+，并会出时间0≤t≤3的波形图。

程序如下：K=2;w=2*pi ;phi=pi/4;t=0:0.01:3;ft=K*sin(w*t+phi);plot(t,ft),grid on;axis([0,3,-2.2,2.2])title('正弦信号')(2) 抽样信号：用MA TLAB 中的sinc(t)函数命令产生抽样信号Sa(t)，并会出时间为66t ππ-≤≤的波形图。

基于MATLAB自动控制系统时域频域分析与仿真

基于MATLAB自动控制系统时域频域分析与仿真MATLAB是一款强大的数学软件，也是自动控制系统设计的常用工具。

它不仅可以进行时域分析和频域分析，还可以进行相关仿真实验。

本文将详细介绍MATLAB如何进行自动控制系统的时域和频域分析，以及如何进行仿真实验。

一、时域分析时域分析是指对系统的输入信号和输出信号进行时域上的观察和分析，以了解系统的动态特性和稳定性。

MATLAB提供了一系列的时域分析工具，如时域响应分析、稳态分析和步骤响应分析等。

1.时域响应分析通过时域响应分析，可以观察系统对于不同的输入信号的响应情况。

在MATLAB中，可以使用`lsim`函数进行系统的时域仿真。

具体步骤如下：- 利用`tf`函数或`ss`函数创建系统模型。

-定义输入信号。

- 使用`lsim`函数进行时域仿真，并绘制系统输出信号。

例如，假设我们有一个二阶传递函数模型，并且输入信号为一个单位阶跃函数，可以通过以下代码进行时域仿真：```num = [1];den = [1, 1, 1];sys = tf(num, den);t=0:0.1:10;u = ones(size(t));[y, t, x] = lsim(sys, u, t);plot(t, y)```上述代码中，`num`和`den`分别表示系统的分子和分母多项式系数，`sys`表示系统模型，`t`表示时间序列，`u`表示输入信号，`y`表示输出信号。

通过绘制输出信号与时间的关系，可以观察到系统的响应情况。

2.稳态分析稳态分析用于研究系统在稳态下的性能指标，如稳态误差和稳态标准差。

在MATLAB中，可以使用`step`函数进行稳态分析。

具体步骤如下：- 利用`tf`函数或`ss`函数创建系统模型。

- 使用`step`函数进行稳态分析，并绘制系统的阶跃响应曲线。

例如，假设我们有一个一阶传递函数模型，可以通过以下代码进行稳态分析：```num = [1];den = [1, 1];sys = tf(num, den);step(sys)```通过绘制系统的阶跃响应曲线，我们可以观察到系统的稳态特性。

实验四放大电路电路频率响应分析和仿真实验-(空白)

实验四放大电路电路频率响应分析和仿真实验1 实验要求与目的（1）. 熟悉Hspice 编程语言和文件格式；（2）. 通过实验掌握Hspice软件的基本用法；（3）. 通过实验了解共源放大器、源极跟随器和共源共栅增益级放大电路频率响应分析和仿真。

2 实验原理（1）. 共源放大器电路分析为了进行高频分析，图1中共源放大器的小信号等效电路如图2 所示。

这里，Cgs1 是M1 的栅极－源极电容。

注意，我们已经假设输入源极的输出电容可以忽略。

电容C2 由M1和M2 的漏极－衬底电容与负载电容CL 的并联组成。

CL 一般占主导地位。

图1 电流源负载共源放大器图2 共源放大器高频分析的小信号模型（2）. 源极跟随器放大器电路分析图4 源极跟随器频率响应的结构图5源极跟随器的一个等效小信号模型加补偿后源极跟随器（3）共源共栅增益级3，实验步骤(1) 共源放大器a) Hspice仿真SP文件如下：.title Common-Source Amp Frequency Test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Ibias 2 0 dc 100uM3 2 2 1 1 pmos w=100u l=1.6uM2 3 2 1 1 pmos w=100u l=1.6uM1 3 4 0 0 nmos w=100u l=1.6uRin 5 4 180kVin 5 0 dc 0.849 ac 1Cl 3 0 0.3p.op.ac dec 20 1k 100Meg.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程增益随频率变化(2) 源极跟随器放大器a) 源极跟随器HSPICE 频率分析.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCl 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 pulse(0 -5u 10n 0 0).op.tran 0.5n 300n.print v(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的阶跃响应没有补偿.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCL 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 dc 0 ac 1.op.ac dec 20 1k 1GEG.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的电压增益曲线b) 加补偿后源极跟随器HSPICE频率分析.title source follower frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Vss 2 0 dc -5Ibias 3 2 dc 100uRin 4 0 180kCin 4 0 30fCL 3 0 10pM1 1 4 3 2 nmos w=100u l=1.6uIin 4 0 dc 0 ac 1C1 4 5 0.17pR1 5 0 49.3k.op.ac dec 20 1k 1GEG.print vdb(3).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程源极跟随器的电压增益曲线(3) 共源共栅增益级a) Hspice仿真.title Cascode AMP frequency test.option post=2 numdgt=7 tnom=27Vdd 1 0 dc 5Ibias 6 0 dc 100uM4 6 6 7 1 pmos w=390u l=2uM5 7 7 1 1 pmos w=390u l=2uM6 8 7 1 1 pmos w=390u l=2uM3 2 6 8 1 pmos w=390u l=2uM2 2 3 4 0 nmos w=100u l=1.6uM1 4 5 0 0 nmos w=100u l=1.6uCl 2 0 0.3pVbias 3 0 dc 2.5Vin 5 0 dc 0.8425 ac 1.op.ac dec 10 0.1 1000Meg.print vdb(2).MODEL nmos NMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=500，VMAX=2.0E5，PHI=0.6，GAMMA=0.5，+NSUB=2.5E16，VTO=0.7，NFS=8.2E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.5E-10，CJSW=2.5E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=2.5E-4，PB=0.9，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=600E-27 AF=0.8 NLEV=2 RS=600+RD=600 ETA=0.05 KAPPA=0.007 THETA=0.06+ACM=2 XJ=2.7E-7 DELTA=0.7.MODEL pmos PMOS LEVEL=3，TOX=1.8E-8，LD=0.08U，+UO=165，VMAX=2.7E5，PHI=0.80，GAMMA=0.75，+NSUB=5.5E16，VTO=-0.7，NFS=7.6E11，CGSO=2.5E-10，+CGBO=2.75E-10，CJSW=3.4E-10，CGDO=2.5E-10，MJ=0.5，+CJ=3.7E-4，PB=0.8，IS=1.0E-16，JS=1.0E-4+KF=400E-27 AF=1.0 NLEV=2 RS=1200+RD=1200 ETA=0.12 KAPPA=1.5 THETA=0.135+ACM=2 XJ=2.3E-7 DELTA=0.3.end仿真过程共源共栅增益级的电压增益曲线。

实验一、线性系统的时域响应动态仿真及其实验报告

实验一、线性系统的时域响应动态仿真及其实验报告班级：姓名：学号：一、实验目的1、通过对机床车削过程的建模、系统动态性能分析、不同输入信号的响应分析，掌握控制技术在机械专业中的应用。

2、通过Matlab/Simulink 仿真实验，熟悉Matlab 软件，并学会使用Matlab 编程对控制系统进行仿真，同时加深对时域分析方法及理论知识的理解。

二、实验内容 1、实验对象在机械加工领域，机床车削是很常见的一种加工方式。

机床切削过程如图1所示。

图1 机床的车削过程由图可知，实际切削深度u 引起的切削力()t f 作用于刀具、机床，引起刀具、机床和工件的变形。

这些变形都折算到刀架上后，可看成是刀架产生位移()t x o 。

刀架变形()t x o 又反馈过来引起切削深度u 的变化，从而使工件—刀具—机床构成一闭环系统。

机床刀架抽象为一外力作用在质量上的质量—弹簧—阻尼系统，传递函数为()()KBs ms s F s X G o m ++==212、实验内容1）忽略切削过程中工件上前次切纹对切削深度的影响，当以名义切削深度i u 作为输入量，以刀架变形()t x o 作为输出量，建立车削过程的系统框图，并建立传递函数。

2）用Matlab 软件编写M 文件，做出 ()t u i 1= 和t u i =时，系统的响应曲线，并分析有何特点。

3）用Simulink 软件，设计输入分别为()t u i 1= 和t u i =时，系统的响应曲线。

4）系统的结构参数自定，并通过调整系统的结构参数，观察()t u i 1=的响应曲线，分析结构参数对系统系能的影响。

三、编程提示1、编写M 文件的步骤 1）设定系统的结构和参数； 2）设定系统的输入；3）设定传递函数的分子和分母；4）单位阶跃输入的响应用step 函数，速度输入信号用lsim 函数计算。

5）用plot 函数做出输入信号和响应信号曲线。

2、Simulink 仿真步骤 1）打开Matlab 软件，点击图标，进入Simulink 仿真平台。

基于数字滤波器的频率响应仿真实验平台

基于数字滤波器的频率响应仿真实验平台付莉;高兴泉【摘要】为提高电子技术中关于频率响应的教学质量，提出一种基于DSP Builder/Matlab的滤波器仿真实验平台设计方法。

以 IIR数字滤波器为例，利用DSP Builder 模块搭建图形化 IIR 滤波器模型，利用 Matlab 程序化设计 IIR数字滤波器，分别仿真验证滤波器功能、对比校验实验效果。

该仿真实验平台将电子技术、数字信号处理、EDA技术联系起来，实现简单，效果生动、形象，有利于学生理解和掌握相关理论知识。

%In order to solve the problems with abstract of frequency response of electronic technology teaching content,difficult to understand, insufficient of hardware resources, a kind of simulation experimental platforms based on DSP Builder/Matlab is proposed.Taking the infinite impulse response digital filter as an example,the working principle of infinite impulse response is introduced,and a graphical model of the IIR filter is built by using of DSP Builder module.In addition,the design of IIR filter is realized by use of Matlab programming,the simulation result of which is contrasted with the one of DSP Builder module,and the function of filter is verified.Electronic technology,digital signal processing and EDA technology are integrated by this simulation experimental platform.It is easy to realize and the simulating effect is vivid.With the help of simulation experiment,the students’understanding theory knowledge and analytical skills will be improved largely.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(033)004【总页数】4页(P119-122)【关键词】频率响应;数字滤波器;DSP Builder/Matlab;实验平台【作者】付莉;高兴泉【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林 132022;吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林 132022【正文语种】中文【中图分类】TN713频率响应是电子技术中非常重要但较难理解的专业知识,理论分析十分抽象,学生在进行频率响应实物验证实验及电路设计时会感到困难[1-2]。

《信号与系统教程》教案信号与系统的MATLAB仿真

《信号与系统教程》教案信号与系统的MATLAB仿真信号与系统是电子信息类专业以及相关领域常见的一门重要课程，是学生建立系统性的信号与系统理论知识体系的基础课程。

在学习信号与系统的过程中，MATLAB仿真是一个非常重要的工具，通过仿真可以更直观地理解信号与系统的原理和性质，加深学生对课程内容的理解和掌握。

一、实验目的：1.掌握使用MATLAB进行信号与系统仿真的基本方法；2.熟练掌握MATLAB中信号处理和系统分析的基本函数；3.理解信号与系统的基本性质和特点；4.通过仿真实验加深对信号与系统理论的理解。

二、实验内容：1.基本信号的生成与显示通过MATLAB编程生成并显示几种基本信号，如冲激信号、阶跃信号、正弦信号等，并观察它们的波形和频谱特性。

2.离散信号的处理与显示利用MATLAB进行离散信号的加减运算、时域缩放和频域移位等操作，并观察信号在时域和频域上的变化。

3.模拟系统的搭建与分析通过MATLAB建立一个简单的模拟系统，如一阶低通滤波器或者二阶高通滤波器，然后仿真系统的频率响应和时域响应。

4.离散系统的搭建与分析以差分方程形式给出一个离散系统的描述，用MATLAB实现系统的差分方程求解，并分析系统的频率响应和稳定性。

三、实验步骤：1.编写MATLAB代码生成基本信号，并绘制信号波形和频谱图；2.对生成的基本信号进行加减运算、缩放和移位等处理，并观察处理后的信号波形和频谱；3.建立一个模拟系统的传递函数或状态空间方程，利用MATLAB进行系统的频率响应和时域响应仿真；4.建立一个离散系统的差分方程描述，用MATLAB求解系统的时域响应，并分析系统的频谱特性和稳定性；四、实验结果：1.完成了基本信号的生成和显示，能够准确地观察不同信号的时域波形和频谱特性；2.成功实现了对离散信号的处理和显示，掌握了信号的加减、缩放和移位方法；3.实现了一个模拟系统的频率响应和时域响应仿真，了解了系统的性能和特点；4.成功建立了一个离散系统的差分方程模型，通过MATLAB求解得到系统的时域响应，并对系统的频谱和稳定性进行了分析。

南邮自动控制原理实验报告

(D)对该开环函数构成的单位负反馈系统的稳定性作出判断，说明理由；假如闭环不稳定，则应指出不稳定极点的数目。
>> step(G,6)
自然频率=16.9538rad/sec
阻尼比=0.73578
实验二
2.1
（1）考察闭环系统根轨迹的一般形成规律。
（2）观察和理解引进零极点对闭环根轨迹的影响。
（3）观察、理解根轨迹与系统时域响应之间的联系。
（4）初步掌握利用产生根轨迹的基本指令和方法。
2.2
根轨迹绘制的指令法、交互界面法；复平面极点分布和系统响应的关系。
指令：rlocfind(G)
分离点：-2.0095 + 1.0186iK=0.0017
与虚轴的交点：-0.0000 + 3.6025iK=65.8411
（3）利用MATLAB的rlocfind指令,求出系统临界稳定增益,并用指令验证系统的稳定性。
系统临界稳定增益：65.8411
由于系统无右半平面的开环极点，且奈奎斯特曲线不包围（-1，j0）点，系统稳定。
1
-----------
s^2 + s + 1
>> step(G,18)
阻尼比=2：
>> G=tf([1],[1,2,1])
Transfer function:
1
-------------
s^2 + 2 s + 1
>> step(G,18)
结论：
当阻尼比取0时，其振荡频率为1，即为无阻尼振荡；当阻尼比大于0小于1时，二阶系统为欠阻尼二阶系统，其单位阶跃响应为衰减振荡；当阻尼比大于1时，二阶系统为过阻尼二阶系统，其单位阶跃响应为是非振荡的。

不同风电机组的频率响应特性仿真分析

不同风电机组的频率响应特性仿真分析为了满足能源需求持续增长的要求，风电发电作为清洁能源之一蓬勃发展。

而风电机组的频率响应特性对于电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

风电机组的频率响应特性涉及到机组的动态响应能力和系统中稳态频率较小扰动的损失控制。

因此，仿真分析不同风电机组的频率响应特性具有一定的理论和实际意义。

下面分别分析不同型号的风电机组的频率响应特性。

一、变转速风电机组变转速风电机组是常见的一种机组类型。

其特点是机组转速可以根据风速变化而调整，从而最大限度地利用风能。

在频率响应方面，变转速风电机组具有较好的动态响应能力，可以有效地跟踪电力系统频率。

同时，由于其对系统扰动响应能力的提高，可以有效地防止过大的稳态频率扰动。

以某一兆瓦级变转速风电机组为例，对其进行仿真分析。

通过Matlab/Simulink软件建立了机组与电网的模型，引入框架内重复单位阻抗模型（RUI模型）模拟电力系统的负载模型并模拟电力系统发生负载抖动时的响应。

在进行仿真分析时，采用了加速响应方式，使风电机组响应时间缩短，同时仿真时间也缩短了。

从仿真结果来看，当系统发生频率扰动时，该变转速风电机组可以及时响应并且提供给系统足够的功能补偿，有效地缓解了系统频率扰动。

二、定转速风电机组与变转速风电机组相对应的是定转速风电机组。

定转速风电机组的转速通常设置为固定值，这样可以提高电力系统的稳定性。

在通过仿真分析定转速风电机组时，将转速固定，再对机组的响应能力进行分析。

以一兆瓦级的定转速风电机组为例，通过Matlab软件建立机组与电网的模型，建立定速控制回路，并引入重复单位阻抗模型。

通过仿真分析，人们可以发现，该定转速风电机组的响应较为迅速。

即使在发生频率扰动的情况下，风电机组也可以快速响应，并有效地保持稳定。

但是，与变转速风电机组相比，定转速风电机组对系统扰动的响应能力较弱。

三、双馈变流风电机组双馈变流风电机组具有较好的功率控制特性和响应能力。

数字系统的系统函数—频率响应教学方法

数字系统的系统函数—频率响应教学方法王秋生;崔勇;富立【摘要】本文针对\"数字信号处理\"课程的核心内容:系统函数—频率响应关系,提出了结合系统函数的三维幅度图与二维等高线图的教学方法,并通过具体实例论述了该教学方法的实施过程,它为理解系统函数—频率响应关系提供了高效、直观的教学策略.教学实践表明,本文提出的教学方法对掌握零点—极点、系统函数、频率响应等知识点有很好的促进作用.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】4页(P64-67)【关键词】数字信号处理;系统函数;频率响应;教学方法【作者】王秋生;崔勇;富立【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TN911.720 引言随着微电子技术、计算机技术、多媒体技术、网络通信技术的快速发展，数字信号处理技术日益普及，已经广泛地应用于雷达声呐、通信电子、遥感遥测、生物医学、自动控制、仪器测量、消费电子、基因工程等各个领域。

特别是信息挖掘、机器学习、人工智能等学科的兴起，为数字信号处理技术研究与应用提供了更为广阔的空间，同时对“数字信号处理”课程教学活动提出了更高的要求。

“数字信号处理”课程内容有如下特点：①基础性：课程内容以离散时间傅里叶变换为核心，是在相关领域从事科学研究与工程应用的知识基础；②抽象性：课程内容的理论性很强，并采用数学语言进行抽象地描述；③系统性：课程内容有着完整的知识体系，需要学生从多个角度掌握相关内容；④实践性：课程内容涉及的概念、原理与方法有明确的工程物理意义，它们既来源于具体的工程实践，又用于指导工程实践。

数字信号处理技术自身的特点以及应用的普遍性，使得“数字信号处理”课程受到了国内外高等院校的普遍重视，业已成为高等理工科教育教学中最重要的课程之一。