實驗四典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)頻率特性的測量綜述

1、北京工業(yè)大學自動化專業(yè)一、實驗目的1、了解典型環(huán)節(jié)系和統(tǒng)的頻率特性曲線的測量方法2、根據(jù)實驗求得的頻率特性曲線求取傳遞函數(shù) 二實驗設備1、THBDC-1型 控制理論計算機控制技術實驗平臺37針通信線1根、16芯數(shù)據(jù)2、PC機一臺（含“ THBDC-1軟件）、USB數(shù)據(jù)采集卡、 排線、USB接 口線三實驗內容（1）慣性環(huán)節(jié)的頻率特性測試Ml Ro_111 -J.1Ro| 1 -4-1iUo bc匸十十R1=R2=100K C=1uF R0=200K閉環(huán)傳遞函數(shù)為Uo(S) _ KUj(S) TS 1101S+1AD配潼逋道號：國道詢二采禪頻率（中）：5000實驗記錄Bode圖通道恆道1 - 幅E

2、： r起始頻終止頻車（中）：増豊掃境輸出J ?1理論計算數(shù)據(jù)DBode Diagram1010神10Frequency (rad/s)5(於3OJSELIa(2)二階系統(tǒng)1 1 1OP1,慣性環(huán)節(jié)，右；OP2，積分環(huán)節(jié)，SHHs； OP3,反相，(-1)；北京工業(yè)大學自動化專業(yè)1(D1D01000Frequencyfrad/ss izjI ,ujhch聲邇號;週道1幅值：可以得到:RxRxJj圮Jfe頻率Hr)：傘止般宰(He)：zzadssh通適號：晦卩曰二 孫料頻宰(Hz);LOOO開際集伶止采集5= 100K :G(S)=S? + 2 江 J5 匯5 S + 52= 10K : G(S)

3、=50S22 麗：二5050200/1=2.236 Z=1.118/=7.071Z=0.3536、k實驗記錄波特圖 Rx=1 (30K10 100 1000Fret|uency(ifad/s 匚 j3015105口-5101530苗3035犯459O56&C- F - i - - - - - - mp Bpnls星ADfl通道號：瞬g廠二 采祥牆率(吃)： h000 1j開始采集停止來集手動單來、口認祖r煒更Dxzd niz實驗記錄波特圖 RXIUK152025-30詞d詞5-50-55-6020151050-5-10 0*3、I 3 I亠北京工業(yè)大學自動化專業(yè)ODDo o-B仿真結果:日曲

4、DiagramDoffiE-60o1DnIO1151Frequency (rads)Bode Diagram00-0000000 w. 一 Fji -51 Ujpi-Dn-cdnis-requency (rad&)鳥無源滯后一超前校疋網(wǎng)絡Jt模擬電路圖為kDCz-二0 Q圖3-3無源滯后一超前校正網(wǎng)絡萇中 RIOOK, R2=100K, Cl=OJuF? C2=1uF 其傳遞函數(shù)為廠 心_ （1+“。出）（1+鳥6）_（1 + 食廠（1 + 專）（1 + J?2C25X1 + gS、+ R.C2S （1 + 化和 + 耳$ / 0）具中珀=7?CT2 = R2C2 ft校正前觀察響應曲線為St

5、ep Response站 prqj-duv6 5 4 OI.OIG.32 1 -o0.40.60.61.21.41.61.820-40OB20600Time (sec)Bode Diagramo108110Frequency Crad/sec)3510io2北京工業(yè)大學自動化專業(yè)校正后串聯(lián)一個慣性裝置所求校止裝置的傳遞函數(shù)為:G,S）二0.55 + 10,045 + I波特圖校正前后對比Step Response62pj 2KI(nud站pn坐du!11.52Time (sec)40(Bptpn 七呂 mWLn31Bode Diagram101Frequency (rad/sec)思考題:1、

6、根據(jù)上位機測得的Bode圖的幅頻特性，就能確定系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的相頻特性, 試問這在什么系統(tǒng)時才能實現(xiàn)？必須在開環(huán)二階系統(tǒng)中，而且只能確定 最小相位系統(tǒng)。2、實驗時所獲得的性能指標為何與設計時確定的性能指標有偏差？因為在設計時，很多計算采用的近似計算，同時實驗時用的電阻元件參數(shù)與設計 不完全一致。3. 什么是超前校正裝置和滯后校正裝置，他們各利用矯正裝置的什么特性對系 統(tǒng)進行校正？答：超前校正裝置用于改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，實現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不受損的前提 下，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過加入超前校正環(huán)節(jié)，利用其相位超前特性來增大 系統(tǒng)的相位裕度，改變系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性。一般使校正環(huán)節(jié)的最大相位超前角 出現(xiàn)在系統(tǒng)新的穿越頻率點。而滯后校正裝置則通過加入滯后校正環(huán)節(jié)， 使系統(tǒng) 的開環(huán)增益有較大幅度增加，同時又使校正