实验三典型环节和系统频率特性的测量

实验三控制系统频率特性的测量

一、实验目的

1．了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法；

2．根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。

二、实验设备

1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱；

2．PC机一台(含“THKKL-6”软件)；

3．USB接口线。

三、实验内容

1．惯性环节的频率特性测试；

2．二阶系统频率特性测试；

3．由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函数；

4．用软件仿真的方法，求取惯性环节和二阶系统的频率特性。

四、实验步骤

1．惯性环节

1.1 根据图3-1 惯性环节的电路图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路。其中电路的输入端接信号源的输出端，电路的输出端接示波器接口单元的通道2输入端；同时将信号源的输出端接示波器接口单元的通道1输入端。

图3-1 惯性环节的电路图

1.2 设置终止频率为100rad/s。

1.3 点击软件的“开始分析”，既完成波特图的幅频特性及相频特性图；

注：信号源的幅度调至最大。

2．二阶系统

根据图5-7所示二阶系统的电路图，选择实验箱上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图5-12所示。

图5-12 典型二阶系统的电路图

电路参考单元为：通用单元2、通用单元3、反相器单元、电位器组

2.1 当RX=100K时，设置终止频率为20rad/s。具体步骤请参考惯性环节的相关操作。

2.2当RX=10K时，设置终止频率为20rad/s。具体步骤请参考惯性环节的相关操作。注：当RX=100K时，信号源的幅度调至最大。

当RX=10K时，信号源的幅度调至10Vp-p。

五、实验报告要求

1．写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图；

2．把实验测得的数据和理论计算数据列表，绘出它们的Bode图；

3．用上位机实验时，根据由实验测得二阶系统闭环幅频特性曲线，据此写出该系统的传递函数，并把计算所得的谐振峰值和谐振频率与实验结果相比较；

4．绘出被测环节和系统的幅频特性与相频特性曲线。

六、实验思考题

1．根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？

附录

用虚拟示波器测试

图5-3用虚拟示波器测试系统(环节)的频率特性

可直接用软件测试出系统(环节)的频率特性，其中Ui信号由虚拟示波器扫频输出（直接点击开始分析即可）产生，并由信号发生器1（开关拨至正弦波）输出。测量频率特性时，信号发生器1的输出信号接到被测环节或系统的输入端和示波器接口的通道1。被测环节或系统的输出信号接示波器接口的通道2。