实验四 典型系统的频率特性测试

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
（1）用Matlab函数绘制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。

程序如下:
sys=tf(1,[0.005,1]);
nyquist(sys);
title('系统的奈氏图');
figure
bode(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,[1,10,200]);
nyquist(sys);
title('系统的奈氏图');
figure
bode(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
10 12.5 18.5 25.2 38 44 99.7 132 340 747
)
(Hz
f 1.59 1.99 2.96 4.01 6.05 7.00 15.90 21.0
2 54.1
4
118.9
5
)
(
log
20db
Ui
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2、根据实验结果绘制一阶环节的频率特型。

幅频响应：
响频响应：
-45
-40-35-30-25-20-15-10-50
3、不同频率在一阶环节Matlab 和simulink 仿真结果记录
Matlab 仿真：
奈氏图：
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
波特图：
Frequency (rad/sec)
101010
10
P h a s e (d e g )
-40-30
-20
-10
M a g n i t u d e (d B )
Simulink 仿真：
频率为1rad/s
频率为3rad/s
频率为10rad/s：
4、根据二阶系统的理论计算，选择频率测试点，填写下表
5、根据实验结果绘制二阶环节的频率特型。

幅频特性图：
-80
-70-60-50-40-30-20-1001020
相频特性图：
6、不同频率在二阶环节Matlab 和simulink 仿真结果记录
Matlab 仿真：
奈氏图：
系统的奈氏图
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
波特图：
-80-60-40-200
20M a g n i t u d e (d B )10
10
1
10
2
10
3
-180
-135-90-450P h a s e (d e g )
系统的波特图
Frequency (rad/sec)
Simulink 仿真结果：
频率为1rad/s
频率为3rad/s
频率为10rad/s 五、实验思考
对数频率特性采用频率的对数分度，可以与幅度上去对数后的响应相对应，实现画图的线性化。