自動控制原理实验报告实验二-频率响应测试.docx

分组： 成绩：__ _______ 北 京 航 空 航 天 大 学自动控制原理实验报告实验二 频率响应测试2014年12月目录一、实验目的1二、实验内容1三、实验原理2四、实验设备2五、实验步骤3六、实验结果3K=2时，R=200KΩ：4K=5时，R=500KΩ：5七、结论和误差分析9结论：9误差分析：10八、收获与体会10实验时间2014.12.1 同组同学 无 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、实验内容测定给定环节的频率特性。系统模拟运算电路图及系统结构图如下：系统传递函数为：取R=200KΩ，K=2，则G(s)= 取R=500KΩ，K=5，则G(s)=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f=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“李沙育图形”法进行相频特性的测试。以下简单介绍一下这种测试方法的原理。 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称为的“李沙育图形”如图2-3所示。 3、相位差角Ψ的求法: 对于X(ωt)=XmSin(ωt)及Y(ωt)= YmSin(ωt+ψ)，当ωt=0时，有 X(0)=0 ；Y(0)=Ym Sin(ψ)，即 ψ=ArcSin(Y(0)/Ym)。显然，仅当0≤ψ≤π/2时，上式才是成立的。 4、记录实验结果数据填写表格。四、实验设备1． XMN-2型电子模拟机一台。 2． PC机一台。 3． 数字式万用表一块。 五、实验步骤1． 熟悉XMN-2型电子模拟机的使用方法。 2． 将各运算放大器接成比例器，通电调零。 3． 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，不用的运算放大器接成比例器。 4． 将信号源1(D/A)与系统输入端Ui连接，将采集输入1(A/D)与系统输出端Uo连接(此处连接必须谨慎，不可接错)。 5． 线路接好后，经教师检查后再通电。 6． 在Windows98 桌面用鼠标双击“AUTOLAB”图标后进入本实验软件系统。 7． 在系统菜单中打开“实验项目”项，选择“频率特性测试”。 8． 然后填写注册信息，即参加实验者姓名及学号，填好后点击“下一步”进入“频率特性测试实验参数设置”。 9． 在“频率特性测试实验参数设置”对话框内，“方式选择” 选择“自动”（此方式即为自动变频，从0(Hz)-20(Hz) 自动测量幅频特性和相频特性），正弦输入信号幅值为2V。 10． 在“参数设置”一栏填写变频步长，默认值也可，然后 点击“完成”。 11． 采用“示波器”方式观察“输入”与“输出”波形，测定输出和输入的正弦曲线幅值。 12． 采用“李沙育”方式观察“李沙育图形”。 13． 数据存盘，及图形打印。 六、实验结果取R1=R2=R3=R4=100KΩ，C1=C2=1μF。K=2时，R=200KΩ：序号f/Hzw/(rad/s)ArAcYmY0Ac/ArY0/Ym角度（°）10.130.822.01902.01900.09521.010.052.7020.16122.02102.02100.13181.010.073.7430.32222.04802.04800.25631.020.137.1940.48322.08302.08300.35401.040.179.7850.64422.12402.12400.55301.060.2615.0960.80522.21202.21200.70311.110.3218.5370.95622.31902.31900.99701.160.4325.4681.27822.54402.54401.47901.270.5835.5591.751122.84402.84402.27901.420.8053.26101.911222.97802.97802.73901.490.9266.89112.071322.99302.99302.90401.500.9775.99122.231422.85502.85502.85401.431.0088.48132.391522.70502.70502.67201.350.9998.96142.551622.23402.23402.015