实验八线性系统频率特性的测试(精)

实验八线性系统频率特性的测试一、实验目的

(1掌握用李沙育图形法测试线性系统的频率特性。

(2根据所测得的频率特性,写出系统的传递函数。二、实验设备

序号型号备注

1 DJK01 电源控制屏

该控制屏包含“三相电源输出”等模块。

2 DJK15控制理论实验挂箱或 DJK16控制理论实验挂箱

3 双踪慢扫描示波器

4 万用表

三、实验线路及原理

线性系统频率特性测试的原理完全与线性环节频率特性的测试相同。

四、思考题

(1为什么图 8-4所示的二阶系统会出现谐振?你是如何用实验确定谐振频率ωr 和谐振峰值 Mr。

(2在测试相频特性时, 若把信号发生器的正弦信号送示波器的 Y 轴,而把被测系统的输出信号送到示波器的 X 轴,试问这种情况下如何根据椭圆旋转的光点方向来确定相位的超前和滞后?

五、实验方法

(1开环频率特性的测试

图 8-1 开环系统的方框图

图 8-1对应的开环传递函数为

(( (11. 0110

++=

S S S G (1 与式(1对应的模拟电路图如图 8-2所示。将图 8-2按 7-3和图 7-4的接线,用典型环节频率特性测试完全相同的方法测试图 8-2所示的开环系统的频率特性, 并将所测得的数据,分别填入下面的表中。

图 8-2

取参考值 R0=51K, R1接 470K 的电位器, R2=510K, R3=100K,

C1=2uF,C2=1uF。

开环相频特性的测试数据ω X 0 Y m ϕ

开环幅频特性的测试数据ω(rad/s

2Y1m 2Y2m 2Y2m/2Y1m 20lg2Y2m/(2Y1m

(2闭环频率特性的测试

被测的二阶系统如图 8-3所示,图 8-4为它的模拟电路图。

图 8-3 二阶控制系统

将图 8-4按图 7-3和 7-4的接法进行闭环频率特性测试,并将所测的数据,分别填入下表中。

图 8-4

取参考值R 0=51K,R 1接 470K的电位器,R 2=510K,R 3=200K, C 2=2uF, C

1=0.4uF。

闭环相频特性的测试数据

ω

Y

Ym

ϕ

闭环幅频特性的测试数据

ω(rad/s

2Y1m

2Y2m

2Y2m/2Y1m

20lg[2Y2m/(2Y1m]

六、实验报告

(1根据实验测得的数据分别作出开环和闭环的幅频和相频特性曲线。

(2作开环和闭环幅频特性曲线的渐近线, 据此求得开环与闭环的传递函数。

(3实验求得的传递函数与理论的 G(S作一比较,并分析产误差的原因。

(4根据实验做出二阶系统闭环幅频特性曲线, 由图求取系统的带宽频率ωb、谐振频率ωr和谐振峰值 Mr, 并与理论计算的结果进行比较。

七、注意事项

(1输入信号的频率ω要取得均匀 , 它的取值范围为 15Hz---40KHz。

(2在做闭环幅频特性时, 在幅值最大值附近多做几点, 以正确确定谐振峰值 Mr 和谐振频率ωr。