西北工业大学：《自动控制原理》课程教学资源（实验指导）实验七 典型系统的频率特性测试

实验七典型系统的频率特性测试 一.实验目的 1,掌握测量典型一阶系统和二阶系统频率特性曲线的方法： 2.掌握软件仿真求取一阶和二阶系统开环频率特性的方法。 二.实验内容 1,搭建一阶惯性环节，绘制其频率特性曲线 2.搭建典型二阶环节，绘制其频率特性曲线： 3.用软件仿真求取一阶和二阶系统频率特性曲线，跟实验结果加以比较。 三.实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选邦 开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、 CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1.一阶惯性环节的须率特性 实验中所用到的功能区域 信号源、虚拟示波器、实验电路A1、实验电路A2。 阶惯性环节模拟电路如图1一1所示，惯性环节的传递函数为：似。K U.(s)TS+1 10.1UF R4 50 Ui 41 Uo 图1-71一阶惯性环节模拟电路 (1)设置信号源： 将信号源区的正弦波端子与实验电路A1的“INI3”端子相连接，可根据需 求拨动频率选择开关，选择不同须率段“8z~0.16”或“400Hz~6z”。 (2)搭建一阶惯性环节模拟电路 A.将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A2的“N23”端子相连接： B.按照图1-7-1选择拨动开关： 图中：R1=50K、R2=50K、R3=100K、R4=100K、C1=0.1uF

实验七 典型系统的频率特性测试 一．实验目的 1．掌握测量典型一阶系统和二阶系统频率特性曲线的方法； 2．掌握软件仿真求取一阶和二阶系统开环频率特性的方法。 二．实验内容 1．搭建一阶惯性环节，绘制其频率特性曲线； 2．搭建典型二阶环节，绘制其频率特性曲线； 3．用软件仿真求取一阶和二阶系统频率特性曲线，跟实验结果加以比较。 三．实验步骤 在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行 ACES 程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择 开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器 CH1、 CH2 两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。 1．一阶惯性环节的频率特性 实验中所用到的功能区域： 信号源、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2。 一阶惯性环节模拟电路如图 1-7-1 所示，惯性环节的传递函数为： 0 ( ) ( ) 1 i U s K U s TS = + 图 1-7-1 一阶惯性环节模拟电路 （1） 设置信号源： 将信号源区的正弦波端子与实验电路 A1 的“IN13”端子相连接，可根据需 求拨动频率选择开关，选择不同频率段“8Hz～0.16Hz”或“400Hz～6Hz”。 （2） 搭建一阶惯性环节模拟电路： A．将实验电路 A1 的“OUT1”端子与实验电路 A2 的“IN23”端子相连接； B．按照图 1-7-1 选择拨动开关： 图中：R1=50K、R2=50K、R3=100K、R4=100K、C1=0.1uF

将A1的S7、S8、S15,A2的S7、S11拨至开的位置。 (3)连接虚拟示波器 将正弦波端子与示波器通道CH1相连接，实验电路A2的“OU卫”与示波 器通道CH2相连接。 (4)输入正弦波信号，通过虚拟示波器观测输入输出正弦波曲线并调节正弦波频率和 幅值，绘制该一阶惯性环节的幅频曲线和相频曲线。 (5) 运行软件仿真一阶惯性环节频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线，并与 实验结果相比较。 2.二阶环节的频率特性曲线 实验中所用到的功能区域： 信号源、虚拟示波器、实哈电路A1、实验电路A2、实哈电路A3。 二阶振荡环节模拟电路如图172所示， 二阶环节的传递函数为 U.(s) U,.(s)S2+20S+0. 图1-7-2二阶环节模拟电路 (1)设置信号源： 将信号源区的正弦波端子与实验电路A1的“TNI3”端子相连接，可根据需 求拨动频率选择开关，选择不同频率段“8z~0.16z”或“400Hz~6Hz”。 (2) 搭建二阶环节模拟电路 A.将A3的“OUT3”与A1的“IN13”相连接，将A1的“OUT”与A2的“N21” 相连接，将A2的“OUT2”与A3的“N33”相连接： B.按照图1-7-2选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=50K、R5=100K、R6=100K、 R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF (3)连接虚拟示波器： 将正弦波端子与示波器通道CH1相连接，将实验电路A2的“OUT2”与 示被器通道CH2相连接。 (4) 输入正弦波信号，通过虚拟示波器观测输入输出正弦波曲线并调节正弦波须率和 幅值，绘制该二阶环节的幅频曲线和相频曲线 (5)运行软件仿真二阶环节频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线，并与实验 结果相比较

1 将 A1 的 S7、S8、S15，A2 的 S7、S11 拨至开的位置。 （3） 连接虚拟示波器： 将正弦波端子与示波器通道 CH1 相连接，实验电路 A2 的“OUT2”与示波 器通道 CH2 相连接。 （4） 输入正弦波信号，通过虚拟示波器观测输入输出正弦波曲线并调节正弦波频率和 幅值，绘制该一阶惯性环节的幅频曲线和相频曲线。 （5） 运行软件仿真一阶惯性环节频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线，并与 实验结果相比较。 2．二阶环节的频率特性曲线 实验中所用到的功能区域： 信号源、虚拟示波器、实验电路 A1、实验电路 A2、实验电路 A3。 二阶振荡 环 节 模 拟 电 路 如 图 1-7-2 所 示 ， 二 阶 环 节 的 传 递 函 数 为 ： 2 0 2 2 ( ) ( ) 2 n i n n U s U s S S    = + + 图 1-7-2 二阶环节模拟电路 （1） 设置信号源： 将信号源区的正弦波端子与实验电路 A1 的“IN13”端子相连接，可根据需 求拨动频率选择开关，选择不同频率段“8Hz～0.16Hz”或“400Hz～6Hz”。 （2） 搭建二阶环节模拟电路： A．将 A3 的“OUT3”与 A1 的“IN13”相连接，将 A1 的“OUT1”与 A2 的“IN21” 相连接，将 A2 的“OUT2”与 A3 的“IN33”相连接； B．按照图 1-7-2 选择拨动开关： 图中：R1=200K、R2=200K、R3=200K、R4=50K、R5=100K、R6=100K、 R7=10K、R8=10K、C1=1.0uF、C2=1.0uF （3） 连接虚拟示波器： 将正弦波端子与示波器通道 CH1 相连接，将实验电路 A2 的“ OUT2 ”与 示波器通道 CH2 相连接。 （4） 输入正弦波信号，通过虚拟示波器观测输入输出正弦波曲线并调节正弦波频率和 幅值，绘制该二阶环节的幅频曲线和相频曲线。 （5） 运行软件仿真二阶环节频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线，并与实验 结果相比较

四.实验结果 1.根据一阶环节的理论计算，选择频率测试点，填写下表： f (Hz) 20logUi (db) 20logUo (db 20logUi/Uo 2.根据实验结果绘制一阶环节的频率特性曲线 3.根据二阶环节的理论计算，选择频率测试点“，填写下表： f (Hz) 20logUi (db) 20logUo (db) 20logUi/Uo 中 4.根据实验结果绘制二阶环节的频率特性曲线

2 四．实验结果 1．根据一阶环节的理论计算，选择频率测试点ω，填写下表： ω f（Hz） 20logUi（db） 20logUo（db） 20logUi/Uo φ 2．根据实验结果绘制一阶环节的频率特性曲线 3．根据二阶环节的理论计算，选择频率测试点ω，填写下表： ω f（Hz） 20logUi（db） 20logUo（db） 20logUi/Uo φ 4．根据实验结果绘制二阶环节的频率特性曲线