北航自控实验报告2.doc

成绩 北 京 航 空 航 天 大 学 自动控制原理实验报告 实验二 频率响应测试 一、实验目的 1.掌握频率特性的测试原理及方法。 2.学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。 二、实验内容 1.测定给定环节的频率特性。系统模拟电路图及系统结构图分别如图2-1及图2-2。 系统传递函数为： 取,则, 取,则, 若正弦输入信号为，则当输出达到稳态时，其输出信号为。改变输入信号频率值，便可测得二组和随（或）变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 三、实验原理 1.幅频特性即测量输入与输出信号幅值及，然后计算其比值。 2.实验采用“李沙育图形”法进行相频特性的测试。 3.相位差角的求法：对于及，当时，有X(0)=0，；即。显然，仅当时，上式成立。 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。 五、实验步骤 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。 断开电源，按照系统结构图和系统传递函数计算电阻和电容的取值，并按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。 将D/A1与系统输入端Ui连接，将A/D1与系统输出端Uo连接（此处连接必须谨慎，不可接错）。线路接好后，经教师检查后再通电。 在Windows XP桌面用鼠标双击“MATLAB”图标后进入，在命令行处键入“autolab”进入实验软件系统。 在系统菜单中选择实验项目，选择“实验二”，在窗口左侧选择“实验模型”，其它步骤察看概述3.2节内容。 观测实验结果，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。采用示波器（Scope）观察“输入”与“输出”波形，测定输出和输入的正弦曲线幅值。采用“XY Graph”观测李沙育图形。 六、实验结果 参数取值 ，K=2，输入保持不变，单位rad/s (1)实验数据 表2-1 实验结果数据表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 5 9 12 14 16 20 25 30 40 60 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.116 1.277 1.477 1.658 1.582 1.313 0.796 0.464 0.293 0.156 0.063 0.068 0.354 0.940 1.484 1.582 1.211 0.527 0.181 0.081 0.017 0.007 1.116 1.277 1.477 1.658 1.582 1.313 0.796 0.464 0.293 0.156 0.063 0.061 0.277 0.636 0.895 1.000 0.922 0.662 0.390 0.276 0.109 0.111 (rad) -0.06 -0.28 -0.69 -1.11 -1.57 -1.97 -2.42 -2.74 -2.86 -3.03 -3.03 (°) -3.5 -16.1 -39.5 -63.5 -90.0 -112.7 -138.5 -157.0 -163.9 -173.7 -173.6 （注：计算时进行了取相反数或者减去的处理） (2)幅频、相频特性曲线：由(1)中数据画出，其中 图2-3 图2-4 (3)计算系统传递函数的参数，并确定系统函数 设， 则， 可知 由所测数据可知， 所以实际系统函数应为 ，K=5，输入保持不变，单位rad/s (1)实验数据 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5 10 15 20 21.8 26 30 35 45 65 90 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.165 1.357 1.76 2.424 2.434 1.719 1.089 0.681 0.344 0.144 0.071 0.137 0.430 0.928 2.275 2.434 1.279 0.515 0.205 0.024 0.018 0.019 1.165 1.357 1.76 2.424 2.434 1.719 1.089 0.681 0.344 0.144 0.071 0.118 0.317 0.527 0.939 1.000 0.744 0.473 0.301 0.070 0.125 0.268 (rad) -0.12 -0.32 -0.56 -1.22 -1.57 -2.30 -2.65 -2.83 -3.07 -3.01