控制系統(tǒng)頻率特性實驗

自動控制原理實驗報告淮南師范學院?電氣信息工程學院?電氣工程與自動化系第3頁共4頁實驗名稱控制系統(tǒng)的頻率特性實驗序號3實驗時間學生姓名學號專業(yè)班級年級指導教師實驗成績一、實驗目的：研究控制系統(tǒng)的頻率特性，及頻率的變化對被控系統(tǒng)的影響。二、實驗條件：臺式計算機控制理論&計算機控制技術實驗箱THKKL-4系列THKKL仿真軟件三、實驗原理和內容：1．被測系統(tǒng)的方塊圖及原理被測系統(tǒng)的方塊圖及原理：圖3—1被測系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的頻率特性G(jω)是一個復變量，可以表示成以角頻率ω為參數(shù)的幅值和相角。本實驗應用頻率特性測試儀測量系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性。

圖4—1所示系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為：采用對數(shù)幅頻特性和相頻特性表示，則式(3—2)表示為：將頻率特性測試儀內信號發(fā)生器產(chǎn)生的超低頻正弦信號的頻率從低到高變化，并施加于被測系統(tǒng)的輸入端[r(t)]，然后分別測量相應的反饋信號[b(t)]和誤差信號[e(t)]的對數(shù)

幅值和相位。頻率特性測試儀測試數(shù)據(jù)經(jīng)相關器件運算后在顯示器中顯示。根據(jù)式(3—3)和式(3—4)分別計算出各個頻率下的開環(huán)對數(shù)幅值和相位，在半對數(shù)坐標紙上作出實驗曲線：開環(huán)對數(shù)幅頻曲線和相頻曲線。根據(jù)實驗開環(huán)對數(shù)幅頻曲線畫出開環(huán)對數(shù)幅頻曲線的漸近線，再根據(jù)漸近線的斜率和

轉角頻確定頻率特性(或傳遞函數(shù))。所確定的頻率特性(或傳遞函數(shù))的正確性可以由測量的相頻曲線來檢驗，對最小相位系統(tǒng)而言，實際測量所得的相頻曲線必須與由確定的頻率特性(或傳遞函數(shù))所畫出的理論相頻曲線在一定程度上相符。如果測量所得的相位在高頻(相對于轉角頻率)時不等于－90°(q－p)［式中p和q分別表示傳遞函數(shù)分子和分母的階次］，那么，頻率特性(或傳遞函數(shù))必定是一個非最小相位系統(tǒng)的頻率特性。2．被測系統(tǒng)的模擬電路圖被測系統(tǒng)的模擬電路圖：見圖3－2注意：所測點-c(t)、-e(t)由于反相器的作用，輸出均為負值，若要測其正的輸出點，

可分別在-c(t)、-e(t)之后串接一組1/1的比例環(huán)節(jié)，比例環(huán)節(jié)的輸出即為c(t)、e(t)的

正輸出。四、實驗步驟：在此實驗中，利用TKKL-4型系統(tǒng)中的U15D/A轉換單元將提供頻率和幅值均可調的基準正弦信號源，作為被測對象的輸入信號，而TKKL-4型系統(tǒng)中測量單元的CH1通道用來觀測被測環(huán)節(jié)的輸出（本實驗中請使用頻率特性分析示波器），選擇不同角頻率及幅值的正弦信號源作為對象的輸入，可測得相應的環(huán)節(jié)輸出，并在PC機屏幕上顯示，我們可以根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)正確描述對象的幅頻和相頻特性圖。具體實驗步驟如下：(1)將U15D/A轉換單元的OUT端接到對象的輸入端。(2)將測量單元的CH1(必須撥為乘1檔)接至對象的輸出端。

(3)將U1信號發(fā)生器單元的ST和S端斷開，用1號實驗導線將ST端接至CPU單元中的PB10。(由于在每次測量前，應對對象進行一次回零操作，ST即為對象鎖零控制端，在這里，我們用8255的PB10口對ST進行程序控制)(4)在PC機上輸入相應的角頻率，并輸入合適的幅值，按ENTER鍵后，輸入的角頻率開始閃爍，直至測量完畢時停止，屏幕即顯示所測對象的輸出及信號源，移動游標，可得到相應的幅值和相位。(5)如需重新測試，則按“New”鍵，系統(tǒng)會清除當前的測試結果，并等待輸入新的角頻率，準備開始進行下次測試。

(6)根據(jù)測量在不同頻率和幅值的信號源