东北大学自动控制原理实验二.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,控制系统频率特性的测试,10/28/2026,1,实验一惯性环节频率特性的测试,10/28/2026,2,一、实验目的,1.,掌握测量典型环节的频率特性的方法,2.,根据所测得的频率特性，做出波德图，据此求得被测典型环节的传递函数。,10/28/2026,3,二、实验设备和仪器,1.DJK01,电源控制屏,2.DJK15,控制理论实验挂箱,3.TDS2002,数字存储示波器,4.EDM-168A,数字万用表,10/28/2026,4,三、实验线路及原理,对于稳定的线性定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号，它的稳态输出是一个与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号频率的变化而变化。即输出信号为,其中，,只要改变输入信号的频率，就可测得输出信号与输入信号的幅值比和它们的相位差。不断改变的频率，就可测得被测环节的幅频特性和相频特性。,10/28/2026,5,典型惯性环节的频率特性测试原理接线图,（,R,1,=R,2,=100K,，,C=0.1F,，,R,0,=200K),10/28/2026,6,幅频特性,A()=,Ym,/,Xm,相频特性,()=2f t,测试波形,y(x,),t,Xm,Ym,t,y(t,),x(t,),10/28/2026,7,四、频率特性绘制,P(,),jQ(,),0,=0,=,=1/T,K=1,幅相频特性,1,A(,1,),(,1,),10/28/2026,8,L(),(),0,-45,-90,-20,分贝,/,十倍频,20,0,-20,0,1/T,1/T,惯性环节对数频率特性,1/T,1/T,10/28/2026,9,五、实验内容,1,、按惯性环节的频率特性测试原理接线图接线。,2,、使得输入正弦,信号的峰值电压,Xm,=3v,(,建议值,方便测试,),示波器的,CH1,通道测量输入信号,X(t,),，示波器的,CH2,通道测量输出信号,Y(t),CH1,和,CH2,通道的电压衰减为,1,伏,/,格,按表输入,(10,1000),既,f(1.59Hz,159Hz),测量输入信号,X(t,),与输出信号,Y(t,),之间的相位差,()=2f,t,，及,输出信号,Y(t,),的幅值,Ym,，填入表，并计算其它相关数据，绘制频率特性。,10/28/2026,10,10,20,40,60,80,100,120,150,180,250,500,800,1000,f,1.59,3.18,6.37,9.55,12.7,15.9,19.1,23.9,28.7,39.8,79.6,127,15 9,2Xm(V),2Ym(V),t (mS),j,()=2ft,2Ym/(2Xm),20lg2Ym/(2Xm),惯性环节频率特性测试表,(f=/,2,),10/28/2026,11,六、实验报告要求,1.,测试惯性环节频率特性的相关数据，填入表中并整理计算。,2.,按实验数据分别画出该惯性环节的幅、相频特性及对数频率特性。,3.,做,渐近线，据此写出该惯性环节的传递函数,。,10/28/2026,12,实验二二阶系统频率特性的测试,10/28/2026,13,一、实验目的,1.,掌握测量线性的频率特性的方法,2.,根据所测得的频率特性，写出系统的传递,函数。,10/28/2026,14,二、实验设备和仪器,1.DJK01,电源控制屏,2.DJK15,控制理论实验挂箱,3.TDS2002,数字存储示波器,4.EDM-168A,数字万用表,10/28/2026,15,二阶系统,频率特性测试,原理,接线图,K=10=R,2,/R,1,，,T,1,=0.1=R,2,C,1,，,T,2,=1=R,3,C,2,。,三、实验线路及原理,10/28/2026,16,四、实验内容,1,设计二阶系统要求,=0.5(,参照上次实验电路及参数设计,),。,2,根据控制系统频率特性测试原理对所设计的二阶系统实验,电路进行频率测试。,3,根据测试数据进行计算整理,绘制频率特性。,10/28/2026,17,2,4,6,8,9,10,11,12,16,20,25,40,60,80,100,f,0.32,0.64,0.96,1.27,1.43,1.59,1.75,1.91,2.39,3.18,3.98,6.36,9.55,12.7,15.9,2Xm(V),2Ym(V),t (mS),j,()=2ft,2Ym/(2Xm),20lg2Ym/(2Xm),二阶系统频率特性测试表,(f=/,2,),10/28/2026,18,五、实验报告要求,1.,根据实验测得的数据分别作出闭环的幅频和相频特性曲线。,2.,作闭环幅频特性曲线的渐近线，据此求得闭环的传递函数。,3.,实验求得的传递函数与理论的,作比较，并分析产生误差的原因。,4.,根据实验作出二阶系统闭环幅频特性曲线，由图求取系统的带宽频率,、谐振频率,和谐振峰值,并与理论计算的结果进行比较。,5.,完成思考题。,10/28/2026,19,实验注意事项,1,、设计实验电路时要考虑运算放大器的反相作用。,2,、输入信号的频率选择,:,(1),理论取值,(f)0,(2),实验,取值,(21000),f(0.32Hz,159Hz),在此频段内特性的变化较明显,.,频率过低,无法,取值,.,频率过高,特性变为零。,10/28/2026,20,