一二阶系统频率特性测试与分析
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同济大学电子与信息工程学院实验中心实验报告实验课程名称:自动控制原理任课教师:王中杰实验项目名称:二阶开环系统的频率特性曲线二阶开环系统的频率特性曲线一.实验要求1.研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。
2.了解和掌握二阶开环系统中的对数幅频特性)(ωL 和相频特性)(ωϕ,实频特性)Re(ω和虚频特性)Im(ω的计算。
3.了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。
4.观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ,与计算值作比对。
二.实验内容及步骤本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。
由于Ⅰ型系统含有一个积分环节,它在开环时响应曲线是发散的,因此欲获得其开环频率特性时,还是需构建成闭环系统,测试其闭环频率特性,然后通过公式换算,获得其开环频率特性。
计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ: 幅值穿越频率: 24241ξξωω-+⨯=n c (3-2-3)相位裕度:424122arctan)(180ξξξωϕγ++-=+=c (3-2-4)γ值越小,Mp%越大,振荡越厉害;γ值越大,Mp%小,调节时间ts 越长,因此为使二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长,一般希望:30°≤γ≤70° (3-2-5)本实验以第3.2.2节〈二阶闭环系统频率特性曲线〉为例,得:ωc =14.186 γ=34.93° 本实验所构成的二阶系统符合式(3-2-5)要求。
被测系统模拟电路图的构成如图3-2-2所示。
(同二阶闭环系统频率特性测试构成) 本实验将数/模转换器(B2)单元作为信号发生器,自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化(0.5Hz~16Hz ),OUT2输出施加于被测系统的输入端r (t),然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位,数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。
成绩北京航空航天大学自动控制原理实验报告学院机械工程及自动化学专业方向工业工程与制造班级110715学号********学生姓名吕龙指导教师自动控制与测试教学实验中心实验一一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试实验时间2013.10.30 实验编号同组同学无一、实验目的1.了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2.学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3.学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容1.建立一阶系统的电子模型,观测并记录不同时间常数T时的跃响应曲线,测定其过渡过程时间Ts。
2.建立二阶系统的电子模型,观测并记录不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,测定其超调量σ%及过渡过程时间Ts。
三、实验原理1.一阶系统:系统传递函数为:模拟运算电路如图1-1所示:图1-1由图得:在实验当中始终取, 则,取不同的时间常数T分别为: 0.25、 0.5、1。
记录不同时间常数下阶跃响应曲线,测量纪录其过渡过程时 ts。
(取误差带)2.二阶系统:其传递函数为:令,则系统结构如图1-2所示:图1-2根据结构图,建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示:图1-3取,,则及取不同的值, , ,观察并记录阶跃响应曲线,测量超调量σ%(取误差带),计算过渡过程时间Ts。
四、实验设备1.HHMN-1型电子模拟机一台。
2.PC 机一台。
3.数字式万用表一块。
4.导线若干。
五、实验步骤1. 熟悉HHMN-1 型电子模拟机的使用方法,将各运算放大器接成比例器,通电调零。
2. 断开电源,按照实验说明书上的条件和要求,计算电阻和电容的取值,按照模拟线路图搭接线路,不用的运算放大器接成比例器。
3. 将与系统输入端连接,将与系统输出端连接。
线路接好后,经教师检查后再通电。
4.运行软件,分别获得理论和实际仿真的曲线。
5. 观察实验结果,记录实验数据,绘制实验结果图形,填写实验数据表格,完成实验报告。
六、实验结果1.一阶系统T 0.25 0.5 1R2/MΩ0.25 0.5 11 1 1实测值/s 0.76 1.55 3.03理论值/s 0.75 1.50 3.00响应曲线(1)T = 0.25:(2)T = 0.5:(3)T = 12.二阶系统0.25 0.5 1.0R4/MΩ 2 1 0.51 1 1实测40.5 16.0 0理论44.4 16.3 0 实测值/s 10.95 5.2 4.9理论值/s 14 7 4.7响应曲线(1)R4=2MΩ(2)R4=1MΩ(3)R4=0.5MΩ七、结果分析从得到的数据可以看出,不论是一阶还是二阶系统,实测值均与理论值有着或多或少的偏差。
一二阶系统频率特性测试与分析一、引言二阶系统是控制系统中常见的一种类型,它的频率特性对系统的稳定性和性能具有重要影响。
频率特性测试是分析系统动态响应的重要手段之一,通过对二阶系统进行频率特性测试和分析,可以获取系统的幅频特性和相频特性,进一步了解系统的稳定性和性能指标。
本文将介绍二阶系统频率特性测试的基本原理和方法,并通过实例进行分析。
二、二阶系统频率特性测试原理二阶系统是由两个一阶系统级联组成的复合系统,其传递函数可以表示为:G(s)=K/((s+a)(s+b))其中K为系统的增益,a和b为系统的两个极点。
二阶系统的频率特性可以通过系统的幅频特性和相频特性来描述。
1.幅频特性:幅频特性反映了系统对不同频率输入信号的增益响应。
在频率特性测试中,可以通过给系统输入正弦信号,并测量系统输出信号的幅值与输入信号的幅值之比来得到系统的幅频特性。
一般情况下,可以使用频率响应仪或示波器进行测量。
2.相频特性:相频特性反映了系统对不同频率输入信号的相位响应。
在频率特性测试中,可以通过测量系统输出信号与输入信号的相位差来得到系统的相频特性。
一般情况下,可以使用频率响应仪或示波器进行测量。
三、二阶系统频率特性测试方法二阶系统的频率特性测试方法主要有两种,一种是激励法,另一种是响应法。
1.激励法:激励法是通过给系统输入不同频率的正弦信号,并测量系统的输出响应来获取系统的频率特性。
具体步骤如下:(1)设置输入信号的幅值和频率范围;(2)给系统输入不同频率的正弦信号,并记录系统的输出响应;(3)根据记录的数据,绘制系统的幅频特性曲线和相频特性曲线。
2.响应法:响应法是通过给系统输入一个周期或多个周期的脉冲信号,并测量系统的输出响应的特性来获取系统的频率特性。
具体步骤如下:(1)设置输入信号的幅值、频率和脉冲宽度;(2)给系统输入一个周期或多个周期的脉冲信号,并记录系统的输出响应;(3)根据记录的数据,绘制系统的幅频特性曲线和相频特性曲线。
《测试技术》2024考试题型及复习资料一、填空(2分*5=10分)测试的基本概念1.测试技术是(测量)和(试验)技术的统称。
测试的目的是( 获取被测对象信息)测量的目的是获取被测对象的(量值))。
2.按误差的性质(统计特征)分,测量误差可以分为:(系统误差、粗大误差和随机误差)。
按误差的表示方法分,误差可以分为:(绝对误差、相对误差和引用误差)3.信号频谱的特点:周期信号频谱的特点(离散非周期)/非周期(连续非周期)周期信号的频谱特点是:(离散性、谐波性和收敛性)。
周期信号的频谱是(离散)的,非周期信号的频谱是(连续)的。
非周期信号x(t)的傅里叶变换X(jf)是(频谱密度函数)联系信号时域与频率的数学工具是(傅里叶变换)信号在时域时移,其频谱在频域(相移),幅频(不变)4.测试系统的静态特性指标的定义,具体指标的定义在静态测量情况下,(测量装置的静态特性)描述实际测量装置与(理想线性时不变系统)的接近程度;5.测量装置的静态特性指标有:(线性度、灵敏度、回程误差、迟滞、分辨力)等。
6.精度等级为0.1级的电压表,表示该电压表的引用误差为(±0.1%)7.(非线性度)是指测量装置输入输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。
8.一阶测试系统适用于测量(低频或缓变)的被测量9.为了减小误差,在实际测试中,一固有频率为2kHz的二阶测试系统,适用于测量频率不超过(2/3kHz)的信号10.按型号的变换特征来分,玻璃管温度计属于(物性)型传感器。
电容传声器属于(结构)型传感器。
11.极距变化性的电容式传感器,器灵敏度与极距成(反比)12.交流电阻桥的实质是一个(乘法器/幅值调制器)器。
输出是(调幅波)13.信号调理包括(电桥、调制与解调和滤波放大)14.所谓平稳随机过程是指其(统计指标)不随时间的变化而变化的随机过程。
15.直接作用于被测量,并能够按一定的规律将被测量转换成同种或别种两只输出的器件称之为(传感器)。
综合性实验:二阶系统的单位阶跃响应综合实验一、实验目的:1.在给定系统的内部结构、系统的阶跃响应性能指标,掌握系统的电路模拟方法。
2.掌握系统校正PID算法的实现和参数计算方法。
3.观察最优二阶系统的单位阶跃响应曲线,了解高阶系统的最优阶跃响应动、静态性能。
二、实验说明:1.本实验包括自控原理的线性定常系统分析的大部分内容,帮助学生复习、巩固书中的内容,提高学生的实验应用能力。
2.给定二阶系统的阶跃性能指标:o%=20% , t s=2s,设计一个电路模拟系统,计算电路的系统参数。
3.设计一个PID调节器,使系统具有二阶阶跃响应最优性能指标。
4.在实验平台上观察模拟系统的单位阶跃响应,观察系统校正前、后的输出响应。
说明最优二阶系统的动静态性能指标。
5.对模拟系统进行频域分析,计算其幅频和相频特性,在实验中观察系统的频率响应,对比计算和实验结果。
三、实验要求:按照实验过程作好实验前的准备工作<包括安排布置软件、硬件设备,编写实验步骤,需要观察记录的数据准备);记录好实验中的调试过程、数据变化,进行实验后的报告总结。
实验二二阶系统的阶跃响应实验二二阶系统的阶跃响应、实验目的1学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法2•研究二阶系统中无阻尼自然频率和阻尼比对阶跃瞬态响应指标的影响、实验设备1.XMN—2 型机;2.LZ3系列函数纪录仪或 CAE983.DT— 830数字万用表三、实验内容1对单一自然频率和阻尼比测量响应曲线2•保持阻尼比不变,改变自然频率记录响应曲线3•保持自然频率不变,改变阻尼比记录响应曲线四、实验步骤[步1]调整Rf和Ri使阻尼比为0.2,选择R,C使自然频率为1/0.47,假如幅度为1V的阶跃函数X(t>,观察并记录响应曲线。
以下标称中电阻单位为千欧姆,电容为微法拉。
[步2]调整Rf和Ri使阻尼比为0.2,选择R,C使自然频率为1/1.47,假如幅度为1V的阶跃函数X(t>,观察并记录响应曲线。
实验四 二阶开环及闭环系统的频率特性曲线(北京理工大学 自动化学院 班级: 姓名: 学号:)摘要:自动控制中有两个曲线是研究的重点,它们分别是波特图和奈奎斯特曲线,本实验将根据如是电路图有计算机绘制以上两种图,并研究相关参数。
关键词:开环、闭环、波特图、奈奎斯特曲线。
一、 实验目的1. 了解和掌握Ⅰ型二阶闭环系统中的对数幅频特性L (ω)和相频特性,实频特性Re(ω)和虚频特性Im(ω)的计算。
2. 了解和掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统中的自然频率ωn 、阻尼比ξ对谐振频率ωr 和谐振峰值L(ωr)的影响及ωr 和L(ωr) 的计算。
3. 了解阻尼比ξ对开环参数幅值穿越频率ωc 和相位裕度的影响及幅值穿越频率ωc 和相位裕度的计算。
4. 了解和掌握Ⅰ型二阶闭环系统对数幅频曲线、相频曲线和幅相曲线的构造及绘制方法。
二、 实验过程被测系统结构所示被测系统传函:()()()()1()()C s G s s R s G s H s φ==+ 以角频率ω为参数的闭环系统对数幅频特性和相频特性为:()20lg |()|, ()()L j j ωφωφωφω==∠自然频率为n ω=阻尼比为ξ=谐振频率为r ωω=谐振峰值为()r L ω=二阶闭环系统模拟电路的各环节参数:积分环节的积分时间常数11i T R C =⨯=1s ,惯性环节的惯性常数32T R C =⨯=0.1s ,开环增益 3/K R R =。
设K=25(R=4K Ω), ωn=15.81rad/s , ξ=0.316.计算得ωr=14.14rad/s ,L (ωr ) =4.44dB 。
二阶闭环系统频率特性测试电路如 图1所示。
图1 二阶闭环系统频率特性测试电路测试结束后(约10min),将显示被测系统的闭环对数幅频、相频特性曲线(bode图)和幅相曲线(奈奎斯特图),分别如下图3、图四所示:图3图4三、实验结果表 1 不同参数系统的谐振频率和谐振峰值开环增益K 惯性常数T积分常数iT谐振频率/(1rad s-⋅) 谐振峰值/dBL计算值测量值计算值测量值25 0.1114.143 14.00 4.443 4.03 0.2 10.604 10.50 7.198 6.67 0.3 8.818 8.00 8.878 7.7720 0.1 0.5 18.708 19.20 6.301 6.09 0.2四、思考题1.说明在实际应用中,开环和闭环的不同特性。
实验四二阶系统的频率响应与频率特性测量一、实验目的1.掌握频率特性的实验测试方法,进一步理解频率特性的物理意义2.掌握根据频率响应实验结果绘制Bode图的方法3.根据二阶系统的Bode图,确定系统的数学模型4.掌握二阶系统的频域指标与时域指标的对应关系二、实验仪器与设备1.自动控制原理学习机2.计算机(安装自动控制原理实验系统)3.万用表及接线三、实验原理1.输入、输出波形直接测试法如图4-1所示,给定的被测对象是一个稳定的系统。
由实验系统提供正弦信号,每选择一个频率,即可利用实验系统获得输入、输出随时间变化的曲线,取输出稳定后同周期的输入、输出曲线如图4-2。
图4-1 测量被控系统的频率响应图4-2 稳定后系统的输入输出曲线幅频特性)(2)(2)(ωωωmmXYjG=相频特性oTtjG360)(⨯∆-=∠ω2.李沙育图形法取被测对象某一选定频率下的输入信号x (t )和输出信号y (t )(去掉不稳定部分),利用实验系统做X-Y 图,得到一个椭圆图形,如图4-3所示。
图4-3 李沙育图形幅频特性:)(2)(2)(ωωωm m X Y j G =相频特性:如图4-3,椭圆长轴在第一、三象限,()()()ωωωφm 01-2Y 2Y sin=若椭圆长轴在第二、四象限,()()()ωωωφm 01-o 2Y 2Y sin-180=随着角频率的增加,大多数情况下椭圆逆时针运动,表明输出信号Y (t )滞后于输入信号X (t ),相位的计算结果要添加一个负号,如果椭圆顺时针运动,Y (t )超前于X (t ),计算结果为正。
幅值取两倍是为了便于测量。
3.测试频率的选取选取合适的实验测试频率范围是准确确定系统频率特性的关键。
控制系统多为低通滤波器,在频率很低时,系统的输出能够复现输入信号,通常,取被测对象转折频率的1/10作为起始测试频率,若对象模型未知,则先确定最大测试频率,方法是先测出输入信号频率为0时输出的幅值Y (0),逐渐增大输入信号频率,直至输出幅值Y m 为Y (0)/(50-100),此时频率便可确定为最大测试频率,测试频率可以在0与max ω之间选取若干点。
自动控制原理实验报告实验名称:线性系统的时域分析线性系统的频域分析线性系统的校正与状态反馈班级:学号:姓名:指导老师:2013 年12 月15日典型环节的模拟研究一. 实验目的1.了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二.实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线,了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
改变被测环节的各项电路参数,画出模拟电路图,阶跃响应曲线,观测结果,填入实验报告运行LABACT 程序,选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目,就会弹出虚拟示波器的界面,点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器(B3)单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分1).观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数:01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ; 单位阶跃响应: K )t (U = 实验步骤:注:‘S ST ’用短路套短接!(1)将函数发生器(B5)所产生的周期性矩形波信号(OUT ),作为系统的信号输入(Ui );该信号为零输出时,将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择(D1)单元中,通过波形选择按键选中矩形波’(矩形波指示灯亮)。
② 量程选择开关S2置下档,调节“设定电位器1”,使之矩形波宽度>1秒(D1单元左显示)。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V (D1单元‘右显示)。
(2)构造模拟电路:按图3-1-1安置短路套及测孔联线,表如下。
(a )安置短路套 (b )测孔联线(3)运行、观察、记录:打开虚拟示波器的界面,点击开始,按下信号发生器(B1)阶跃信号按钮(0→+4V 阶跃),观测A5B 输出端(Uo )的实际响应曲线。
广西大学实验报告纸姓名: 指导老师:胡老师 成绩: 学院:电气工程学院 专业:自动化 班级:121实验内容:零、极点对限性控制系统的影响 2014年 11月 16 日【实验时间】2014年11月14日 【实验地点】宿舍 【实验目的】1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法;2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法;3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。
【实验设备与软件】1. labACT 实验台与虚拟示波器2. MATLAB 软件 【实验原理】1.系统的频率特性测试方法对于现行定常系统,当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时,其稳态输出是一个与输入信号频率相同,但幅值和相位都不同的正弦信号)sin()()sin()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。
幅频特性:m m X Y j G /)(=ω,即输入与输出信号的幅度比值,通常转换成)(lg 20ωj G 形式。
相频特性:)(arg )(ωωϕj G =,可以直接基于虚拟示波器读取,也可以用“李沙育图行”法得到。
可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。
在labACT 试验台采用的测试结构图如下:被测定稳定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。
2.系统的频率测试硬件原理 1)正弦信号源的产生方法频率特性测试时,一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。
按照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832,转换成模拟信号,经一级运放将其转换为模拟电压信号,再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。
根据数模转换原理,知 R V NV 8012-= (1) 再根据反相加法器运算方法,得R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=⎪⎭⎫⎝⎛+-⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的:当N 大于128时,输出为正;反之则为负;当输入为128时,输出为0.在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的,内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号,并由B2单元的OUT2输出。
2)被测对象输出信号的采样方法对被测对象的输出信号夏阳,首先将其通过LM324与基准电压进行比较嵌位,再通过CD14538进行脉冲整形,一保证有足够的IRQ 采样时间,最后将信号送到处理器的IRQ6脚,向处理器申请中断,在中断中对模拟量V y 进行采样并模数转换,进而进行处理与计算幅值与相位。
途中采用ADC089采集模拟量,以单极性方式使用,所以在出现振荡的情况下需要加入一个二极管,将V y 出现负值时将其直接拉倒0。
3)实验对象的描述与计算 (1)水箱液位对象模型水箱液位对象模型可以抽象成一个一阶惯性环节0,0,1)(>>+=T K Ts Ks G ,这里可以选取不同的模拟不同水箱的情况。
它的频率特性图可以用Nyquist 图和Bode 图只管的表示。
(2)直流电机空载对象模型直流电机空载对象在忽略粘性摩擦时的模型开环出传递函数为)1()(101+=s T s T K s G 。
设电机时间常数10=T ,电磁时间常数1.01=T ,放大倍数251=K ,得开环传递函数为)2()11.0(25)1()(2101n n s s s s s T s T K s G ζωω+=+=+= 其中,自然频率s rad T T K n /81.151.0/25/101===ω阻尼比316.0/5.0110==T K T ζ。
系统的开环频率特性为 100250)(2+=ωωωi L)10/arctan(90)(ωω--=∠ i L由此可依据Nyquist 曲线画法与Bode 图画法得到相应图形。
令1)(=∠ωi L ,则得幅值交越频率 186.1424122=-+=ζζωωn c将其代入相角表达式,得到相角裕度 93.344122arctan)(18042=++-=+=ζζζωϕϕc m令 180)(-=∠ωi L ,则得到相位交越频率∞=g ω表明裕度为∞。
直流机对象模型传递函数250102502)(2222++=++=s s S S W nn ωζωω 由闭环传递函数可计算谐振频率和谐振峰值s rad n r /14.14212=-=ξωω dB L r 44.44121lg20)(2=+=ξξω测试数据观察用labACT软件自选择自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目,分别选择一阶或二阶系统,再选择开始实验就会弹出虚拟示波器的频率特性界面,电机开始,试验机将自动产生幅值为1,频率为0.5 HZ ~64HZ(一阶)、0.5 HZ ~16 HZ(二阶)的多个频率信号,测试被测系统的频率特性,等待奖金十分钟,测试结束。
测试结束后,可点击界面下方的“频率特性”选择框的任一项进行切换,将显示被测系统的对数幅频、相频特性曲线,同时在界面上方将显示该系统用户取频率点的L、 、Im、Re等相关参数。
【实验内容】一、在multisim上的仿真如图所示:1、一阶惯性环节连线图及bode图形:2、二阶环节的连线与bode图:二、labACT中的实验内容:1.搭建单容水箱液位对象模拟模型(一阶惯性环节),这里的K取1,T任选,但由于设备本身的限定,惯性环节开环增益不要大于1,并且转折点频率应在0.5之后,所以要根据试验箱上的资源选择合适的电阻和电容值。
要求画出原理图(需要经过Multtisim软件测试通过)后在labACT实验箱上做实验,记录其开环频率特性曲线(Bode图);选择不同的频率测试点,填写表1.编制程序将实测的数据与MATLAB计算图画在一幅图中进行比较。
表1 惯性环节测试数据与理论计算数据表ω(rad/s) 3.14 6.28 12.56 25.12 62.83 100.48 200.96 401.92 f(Hz) 0.5 2 4 8 10 16 32 6420lgU (dB) 测量-0.35 -1.38 -4.10 -8.72 -10.2 -20.09 -26.11 -30.54 理论-0.41 -1.44 -4.11 -8.68 -10.9 -20.08 -26.07 -32.09ϕ(°)测量-12 -31 -52 -69 -72.9 -84 -84 -89 理论-17.4 -32.1 -51.5 -68.3 -80 -84.32 -87.15 -88.6一阶系统:2.搭建直流电机空载对象模拟模型(二阶环节的闭环形式),绘制其闭环频率特性曲线(Bode图)和开环频率特性曲线(Bode图);选择不通过的频率测试点,填写下表2和表3.需要注意,测试二阶系统的开环频率特性曲线也要在闭环的状态下测试,然后再反求,这一工作实验平台已做好,可以在示波器界面左上角的红色‘开环’或‘闭环’字上双击完成切换显示。
编制程序将实测数据线与MATLAB 计算图画在一幅图中。
表2 二阶闭环系统测试数据与理论计算数据表表3 二阶开环系统测试数据与理论计算数据表ω(rad/s )3.144.40 7.5413.19(峰值)18.22 22.62 33.93 45.87 62.20 82.31f (Hz)0.5 0.7 1.2 2.1 2.9 3.6 5.4 7.3 9.9 13.120lg 0U (dB)测量 0.290.58 1.70 4.30 1.27 -3.65 -12.57 -18.59 -24.61 -30.63理论 0.27ϕ(°)测量 -7.6 -11.2 -22.8 -65.3 -119.3 -142.6 -163.0 -171.5 -179.6 -180理论-7.45ω(rad/s )3.144.405.65 8.17 11.3113.82(0)23.75 35.81 54.04 79.8f (Hz)0.50 0.70 0.90 1.30 1.80 2.20 3.70 5.70 8.60 12.720lg 0U (dB)测量 17.4114.05 11.39 7.00 2.79 -0.02 -8.01 -15.28 -22.76 -29.99理论 17.61ϕ(°)测量 -108-114.4 -119.4 -129.2 -138.9 -144.7 -157.9 -167.6 -174.8 -180.0理论-107.4二阶系统:3.用MATLAB软仿真求取一、二阶系统开环幅相Nyquist频率特性曲图。
1、>> num=1;den=[0.1 1]; kp=tf(num,den);>> margin(kp);grid;2、>> num=25;den=[0.1 1 0]; kp=tf(num,den);>>margin(kp1);grid3、>> num1=25;den1=[0.1 1 25]; kp1=tf(num1,den1);>>margin(kp1);grid【实验分析】1、本次实验测量数据和理论数据相差不大,可以说是十分吻合的,而且实测频率特性与在MATLAB中频率特性所得曲线基本完全一致。
数据和曲线之所以略有不同可能是因为实验所用电阻以及实验箱所以器的误差。
不过总体来说所做实验是正确有效的,2、从曲线中可以明显看出,一阶开环系统相对于二阶开环系统变化较快,说明其稳定性相对于二阶系统来说稳定性较差。
【实验总结】。