自控实验报告四离散系统的稳定性分析Word文档下载推荐.docx

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二、实验设备

PC机一台，TD-ACC+（或TD-ACS）教学实验系统一套。

三、实验原理及内容

本实验采用“采样－保持器”LF398芯片，它具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。

其管脚连接图如5.1-1所示，采样周期T等于输入至LF398第8脚（PU）的脉冲信号周期，此脉冲由多谐振器（由MC1555和阻容元件构成）发生的方波经单稳电路（由MC14538和阻容元件构成）产生，改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。

图5.1-2是LF398采样－保持器功能的原理方块图。

1．信号的采样保持：

电路如图5.1-3所示。

连续信号x（t）经采样器采样后变为离散信号x*（t），香农（Shannon）采样定理指出，离散信号x*（t）可以完满地复原为连续信号条件为：

2．闭环采样控制系统

（1）原理方块图

图5.1-4所示闭环采样系统的开环脉冲传递函数为：

从式（5.1-4）知道，特征方程式的根与采样周期T有关，若特征根的模均小于1，则系统稳定，若有一个特征根的模大于1，则系统不稳定，因此系统的稳定性与采样周期T的大小有关。

四、实验步骤

1．准备：

将信号源单元的“ST”的插针和“＋5V”插针用“短路块”短接。

2．信号的采样保持实验步骤

（1）按图5.1-3接线。

检查无误后开启设备电源。

（2）将正弦波单元的正弦信号（将频率调为2.5HZ）接至LF398的输入端“IN1”。

（3）调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波周期为20ms即采样周期T=20ms。

（4）用示波器同时观测LF398的OUT1输出和IN1输入，此时输出波形和输入波形一致。

（5）改变采样周期，直到200ms，观测输出波形。

此时输出波形仍为输入波形的采样波形，还未失真，但当T>

200ms时，没有输出波形，即系统采样失真，从而验证了香农定理。

3．闭环采样控制系统实验步骤

（1）按图5.1-5接线。

（2）取“S”端的方波信号周期T=20ms。

（3）阶跃信号的产生：

产生1V的阶跃信号。

（4）加阶跃信号至r（t），按动阶跃按钮，观察并记录系统的输出波形c（t），测量超调量Mp。

（5）调节信号源单元的“S”信号频率使周期为50ms即采样周期T=50ms。

系统加入阶跃信号，观察并记录系统输出波形，测量超调量Mp。

（6）调节采样周期使T=120ms，观察并记录系统输出波形。

五、实验结果

1、信号采样

jT=20ms

kT=200ms

2、闭环采样控制

jT=20ms

kT=50ms

lT=120ms