實驗報告三頻率特性測量.doc

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專業(yè)： 電子信息技術及儀器 姓名： 楊澤蘭 學號： 3120102007 日期： 2014-5-24 地點： 玉泉教二-104 裝 訂 線 實驗報告 課程名稱： 自動控制理論實驗 指導老師： 吳越 成績： 實驗名稱： 頻率特性測量 實驗類型： 同組學生姓名： 鮑婷婷 一、實驗目的和要求（必填） 二、實驗內(nèi)容和原理（必填） 三、主要儀器設備（必填） 四、操作方法和實驗步驟 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實驗結果與分析（必填） 七、討論、心得 一、實驗目的 1. 掌握用超低頻信號發(fā)生器和示波器測定系統(tǒng)或環(huán)節(jié)頻率特性的方法； 2. 了解用TD4010型頻率響應分析測試儀測定系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性方法。 二、主要儀器設備 1.超低頻信號發(fā)生器 2.電子模擬實驗裝置 3.超低頻慢掃描示波器 三、實驗步驟 1．測量微分積分環(huán)節(jié)的頻率特性； (1)相頻特性 相頻特性的測試線路如圖4-3-1所示，其中R1=10kΩ、C1=1uF、R2=2kΩ、C2=50uF。測量時，示波器的掃描旋鈕指向X-Y檔。把超低頻信號發(fā)生器的正弦信號同時送入被測系統(tǒng)和X軸，被測系統(tǒng)的輸出信號送入示波器Y軸，此時在示波器上可得到一李沙育圖形。 然后將橢圓移至示波器屏幕中間，橢圓與X軸兩交點的間的距離即為2X0，將Y輸入接地，此時得到的延X軸光線長度即為2Xm，因此求得θ=sin-1 (2X0/2Xm)，變化輸入信號頻率ω(rad/s)，即可得到一組θ(ω)。測量時必須注意橢圓光點的轉動方向，以判別相頻特性是超前還是遲后。當系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的相頻特性是遲后時，光點為逆時針轉動；反之超前時，光點為順時針轉動。測試時，ω取值應勻稱，否則會影響曲線的準確度。 (2) 幅頻特性：示波器選擇停止掃描檔，超低頻信號發(fā)生的正弦信號同時送入X軸和被測系統(tǒng)；被測環(huán)節(jié)的輸出信號仍送入Y軸；分別將X通道和Y通道接地，示波器上出現(xiàn)的兩條光線對應的兩條光線長度為2Xm、2Ym，改變頻率ω，則可得一組L(ω)。 2. 測量二階系統(tǒng)的閉環(huán)幅頻特性： _ + 二階系統(tǒng)的方框圖如右圖所示。 按圖設計并連接實驗線路，依次改變輸入信號頻率（按所取頻率范圍由低到高，測試點自定，但在諧振峰值附近應多測幾點），測量并記錄數(shù)據(jù)。 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 1. 測量微分積分環(huán)節(jié)的頻率特性： (1) 微分積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為:G(s)=(s2+110s+1000)/(s2+610s+1000) (2) 測量數(shù)據(jù)為： ω (rad/s) f 實測θ（ω） 計算θ（ω） 實測L（ω） 計算L（ω） 光點轉動方向 1.0 0.160 2 0.8 1.8 -23.57 -25.13 0.9 -0.915 -1.324 逆 2.0 0.320 2.1 1.3 1.3 -38.24 -38.32 0.61 -4.293 -3.773 逆 5.0 0.795 2 1.3 0.75 -40.54 -42.84 0.375 -8.519 -9.126 逆 8.0 1.27 2 1.1 0.6 -33.36 -35.91 0.3 -10.45 -11.75 逆 10 1.59 2 1.0 0.48 -30 -30.9 0.24 -12.39 -12.75 逆 30 4.8 2 0 0.36 0 -1.42 0.18 -14.89 -14.87 直線 50 79.5 2 0.5 0.38 14.47 12.44 0.19 -14.42 -14.58 順 80 12.7 2 0.9 0.44 26.74 25.22 0.22 -13.15 -13.54 順 100 15.9 2 1.1 0.48 33.36 30.9 0.24 -12.39 -12.75 順 200 31.83 2 1.3 0.72 40.54 42.84 0.36 -8.873 -9.127 順 300 47.74 2 1.4 0.96 44.4 43.72 0.48 -6.375 -6.615 順 600 95.49 2 1.2 1.34 36.86 35.14 0.67 -3.478 -2.948 順 800 127.3 2 0.8 1.58 23.578 29.53 0.79 -2.047 -1.912 順 1000 159.1 2 0.72 1.62 21.1 25.13 0.81 -1.830 -1.319 順 （3）相頻特性圖： (4) 幅頻特性圖為： 2. 測量二階系統(tǒng)的閉環(huán)幅頻特性： (1)測量數(shù)據(jù)為： ω (rad/s) f 實測L（ω） 計算L（ω） 1 0.160 2 2.1 1.05 0.423 0.230 3 0.477 2 2.3 1.15 1.213 1.178 5 0.796 2 2.9 1.45 3.227 3.010 5.6 0.891 2 3 1.5 3.522 3.443 5.8 0.923 2 3 1.5 3.522 3.531 6 0.955 2 3.1 1.55 3.806 3.581 6.3 1.003 2 3 1.5 3.522 3.571 7 1.114 2 2.8 1.4 2.922 3.094 7.5 1.193 2 2.6 1.3 2.278 2.379 裝 訂 線 (2) 幅頻特性圖為： 六、實驗結果與分析 實驗中，從李薩如圖形上讀取數(shù)據(jù)時存在較大誤差，圖像不停的閃動，且由于最小刻度較大，不能完全把圖像置于示波器的中間，導致讀數(shù)尋在偏差。 另外，由于使用器材自身的老化，使得實驗進行的很困難，剛開始示波器上完全顯示不出李薩如圖形。在之后的某些數(shù)據(jù)測量中，圖形還存在失真的情況。 七、討論、心得 思考題： 1. 在實驗中如何選擇輸入正弦信號的幅值？ 答：選擇輸入信號應保證輸出信號不能失真?？蓪⑹静ㄆ髡{至x-t模式，然后觀測輸出信號，觀察是否失真。 2. 測試頻率特性時，示波器Y軸輸入開關為什么選擇直流？ 答：因為此時示波器中顯示為一直線，有利于讀取數(shù)據(jù)。 3.測試頻率特性時，若把信號發(fā)生器的正弦信號送入Y軸，被測系統(tǒng)的輸入信號送入X軸，則根據(jù)橢圓光點的轉動方向，如何確定相位的超前和滯后？ 答：可將判斷超前和滯后的方法反過來，即順時針時為滯后，逆時針時為超前。