控制综合系统频率特性实验.doc

试验名称 控制系统频率特征
试验序号 3 试验时间
学生姓名 学号
专业 班级 年级
指导老师 试验成绩

一、试验目标：
研究控制系统频率特征，及频率改变对被控系统影响。
二、试验条件：
1、 台式计算机
2、 控制理论&计算机控制技术试验箱THKKL-4系列
3、 THKKL仿真软件

三、试验原理和内容：
1．被测系统方块图及原理被测系统方块图及原理：

图 3—1 被测系统方块图
系统(或步骤)频率特征 G(jω)是一个复变量，能够表示成以角频率ω为参数幅值和相角。

本试验应用频率特征测试仪测量系统或步骤频率特征。
图 4—1 所表示系统开环频率特征为：

采取对数幅频特征和相频特征表示，则式(3—2)表示为：

将频率特征测试仪内信号发生器产生超低频正弦信号频率从低到高改变，并施加于被测系统输入端[r(t)]，然后分别测量对应反馈信号[b(t)]和误差信号[e(t)]对数
幅值和相位。频率特征测试仪测试数据经相关器件运算后在显示器中显示。
依据式(3—3)和式(3—4)分别计算出各个频率下开环对数幅值和相位，在半对数坐标纸上作出试验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。
依据试验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线渐近线，再依据渐近线斜率和
转角频确定频率特征(或传输函数)。所确定频率特征(或传输函数)正确性能够由测量相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得相频曲线必需和由确定频率特征(或传输函数)所画出理论相频曲线在一定程度上相符。假如测量所得相位在高频(相对于转角频率)时不等于－90°(q－p)［式中 p 和 q 分别表示传输函数分子和分母阶次］， 那么，频率特征(或传输函数)肯定是一个非最小相位系统频率特征。
2．被测系统模拟电路图被测系统模拟电路图：见图 3－2

注意：所测点-c(t)、-e(t)因为反相器作用，输出均为负值，若要测其正输出点，
可分别在-c(t)、-e(t)以后串接一组 1/1 百分比步骤，百分比步骤输出即为 c(t)、e(t)
正输出。

四、试验步骤：
在此试验中，利用 TKKL-4 型系统中 U15 D/A 转换单元将提供频率和幅值均可调基准正弦信号源，作为被测对象输入信号，而 TKKL-4 型系统中测量单元 CH1 通道用来观察被测步骤输出（本试验中请使用频率特征分析示波器）， 选择不一样角频率及幅值正弦信号源作为对象输入，可测得对应步骤输出，并在 PC 机屏幕上显示，我们能够依据所测得数据正确描述对象幅频和相频特征图。具体试验步骤以下：
(1)将 U15 D/A 转换单元 OUT 端接到对象输入端。
(2)将测量单元 CH1(必需拨为乘 1 档)接至对象输出端。
(3)将 U1 信号发生器单元 ST 和 S 端断开，用 1 号试验导线将 ST 端接至 CPU 单元中 PB10。(因为在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，ST 即为对象锁零控制端，在这里，我们用 8255 PB10 口对 ST 进行程序控制)
(4)在 PC 机上输入对应角频率，并输入适宜幅值，按 ENTER 键后，输入角频率开始闪烁，直至测量完成时停止，屏幕即显示所测对象输出及信号源，移动游标，可得到对应幅值和相位。
(5)如需重新测试，则按“New”键，系统会清除目前测试结果，并等候输入新角频率，准备开始进行下次测试。
(6)依据测量在不一样频率和幅值信号源作用下系统误差 e(t)及反馈 c(t)幅值、相
对于信号源相角差，用户可自行计算并画出闭环系统开环幅频和相频曲线。
试验数据处理及被测系统对数幅频曲线和相频曲线
表 3-1 试验数据(ω=2πf)

五、试验统计结果：

六、试验讨论和总结：