实验二-频率响应测试.docx

自动控制原理实 验 报 告实验二 频率响应测试姓名： 学号：班级：日期：实验二 频率响应测试一、实验目的1. 掌握频率特性的测试原理及方法。 2. 学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。 二、实验内容1. 测定给定环节的频率特性。 2. 系统模拟电路图如下图：注1：R1=100 kΩ；R为可调电阻，其值与K有关；R2=100 MΩ；C1=1.0μF;R3=100 kΩ；C2=1.0μF R4=100 kΩ注2：R的取值与K有关。当K取1时，R取100 kΩ；当K取2时，R取200 kΩ。3. 系统传递函数为： 取R=200KΩ，则 取R=100KΩ，则 若正弦输入信号为Ui(t)=A1Sin(ωt),则当输出达到稳态时，其输出信号为Uo(t)=A2Sin(ωt+ψ)。改变输入信号频率值，便可测得二组A1/A2和ψ随f(或ω)变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 三、实验原理1. 幅频特性即测量输入与输出信号幅值A1及A2，然后计算其比值A2/A1。 2. 实验采用“李萨如图形”法进行相频特性的测试。设有两个正弦信号: X(ωt)=XmSin(ωt) ， Y(ωt)=YmSin(ωt+ψ) 若以X(t)为横轴，Y(t)为纵轴，而以ω作为参变量，则随着 ωt的变化，X(t)和Y(t)所确定的点的轨迹，将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上成称为的“李萨如图形”。3.相位差角Ψ的求法: 对于X(ωt)=XmSin(ωt)及Y(ωt)= YmSin(ωt)当ωt=0时，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin(ψ)即ψ=ArcSin（Y(0)/ Ym）, 0≤ψ≤π/2时成立四、实验步骤1. 画出系统模拟运算电路图，标出电阻、电容的取值。 2. 画出K=2和K=1两种情况下的自动方式、示波器方式和李萨育图形。3. 填写实验数据表格。4. 用测量的实验数据分别计算出两种系统的传递函数的参数，并确定系统的传递函数。5. 分析实验数据，就理论值与实测值的差异进行分析，说明误差产生的原因。五.试验机操作步骤1. 熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法。将各运算放大器接成比例器，通电调零。2. 断开电源，按照系统结构图和系统传递函数计算电阻和电容的取值，并按照模拟线路图搭接线路。3. 谨慎连接输入、输出端口，不可接错（参见注意事项1）。线路接好后，经教师检查后再通电。4. 在Windows XP桌面用鼠标双击“MATLAB”图标后进入，在命令行处键入“autolab”进入实验软件系统。5. 在系统菜单中选择实验项目，选择“实验二”，在窗口左侧选择“实验模型”，其它步骤察看概述3.2节内容。6. 观测实验结果，记录实验数据（参见注意事项2），及时绘制实验结果图形（参见注意事项3），填写实验数据表格，完成实验报告。采用示波器（Scope）观察“输入”与“输出”波形，测定输出和输入的正弦曲线幅值。采用“XY Graph”观测李沙育图形。六、实验数据K=2时数据表ω13.41210865141516A2/A11.2671.3451.3331.2381.1351.0941.2061.0960.981Y01.3061.0690.79130.53470.40530.9920.9550.974Y0/Ym10.9710.8020.6390.4710.3710..8220.8710.993φ9076.153.339.728.121.755.360.683.2ω1718191312.5A2/A10.86910.77150.68361.2921.323Y00.730.59080.4981.2891.309Y0/Ym0.8390.7650.7280.9970.989φ57.149.946.7860181.2K=1时数据表ω9.598.587.57539.3A2/A10.89110.93260.93511.0061.0331.051.0621.0330.9082Y00.89110.9320.9660.9660.9490.9300.6900.3950.910Y0/Ym10.9981.0330.9600.9180.8850.6490.3821.01φ9097.9舍73.766.762.340.522.5舍2/A10.84470.74950.6470.5762Y00.84230.71780..58590.4834Y0/Ym0.9970.9570.9050.839φ85.773.364.957.0注：1.表中部分数据测量或读数错误，在处理时应舍去。 2.表中数据计算公式在上文给出，这里不做赘述。图1 K=2时李萨如图形图2 K=2时输出波形图图3 K=1时李萨如图形图4 K=1时输出波形