实验四典型系统的频率特性测试.docx
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实验四典型系统的频率特性测试
自动控制原理
实验报告
实验名称：
典型系统的频率特性测试
班级：
姓名：
学号：
实验四典型系统的频率特性测试
一、实验目的
1、加深理解系统及元件频率特性的物理概念
2、掌握测量典型一阶系统和二阶系统频率特性曲线的方法
3、掌握软件仿真求取一阶和二阶系统开环频率特性的方法
4、了解从频率特性求系统传递函数及参数的方法
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，跟实验结果比拟
三、实验步骤
1、一阶惯性环节的频率特性
〔1〕用Matlab函数绘制系统的幅相曲线和对数频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线。
程序如下:
sys=tf（1,[0.005,1]）;
nyquist（sys）;
title（'系统的奈氏图'）;
figure
bode（sys）;
title（'系统的波特图'）;
〔2〕在simulink下创立惯性环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。
改变正弦输入函数的频率，测试并记录输出与输入幅值之比，相位之差，保存仿真结果
〔3〕在实验箱中搭建模拟电路，输入正弦波信号，观测输入输出正弦波曲线。
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，与软件仿真比照
2、二阶系统的频率特性曲线
〔1〕用Matlab函数绘制二阶系统的幅相曲线和对数频率特性曲线，记录理想幅频曲线和相频曲线。
程序仿真：
sys=tf（200,[1,10,200]）;
nyquist（sys）;
title（'系统的奈氏图'）;
figure
bode（sys）;
title（'系统的波特图'）;
〔2〕在simulink下创立二阶环节的幅相曲线和对数频率特性曲线仿真系统。
改变正弦输入函数的频率，测试并记录输出与输入幅值之比，相位之差，保存仿真结果
〔3〕在实验箱中搭建模拟电路，输入正弦波信号，观测输入输出正弦波曲线。
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，与软件仿真比照
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
10
12.5
18.5
25.2
38
44
99.7
132
340
747
1.59
1.99
2.96
4.01
6.05
7.00
15.90
21.02
54.14
118.95
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-0.011
-0.0169
-0.0423
-0.0691
-0.155
-0.207
-0.697
-1.57
-5.9
-11.7
0.011
0.0169
0.0423
0.0691
0.155
0.207
0.697
1.57
5.9
11.7
-2.98
-3.57
-5.28
-7.18
-10.7
-12.4
-26.5
-33.3
-59.4
-74.9
2、根据实验结果绘制一阶环节的频率特型。
幅频响应：
响频响应：
3、不同频率在一阶环节Matlab和simulink仿真结果记录
Matlab仿真：
奈氏图：
波特图：
Simulink仿真：
频率为1rad/s
频率为3rad/s
频率为10rad/s：
4、根据二阶系统的理论计算，选择频率测试点，填写下表
（rad/s）
3.5
8.33
13.2
18.6
30.4
43.5
63.4
122
220
393
0.55
1.32
2.10
2.96
4.83
6.92
10.09
19.41
35.01
62.54
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.402
2.22
3.58
-1.42
-11.8
-18.8
-25.7
-37.3
-47.6
-57.7
-0.402
-2.22
-3.58
1.42
11.8
18.8
25.7
37.3
47.6
57.7
-10.6
-32.6
-78.5
128
-157
-165
-170
-175
-177
-179
5、根据实验结果绘制二阶环节的频率特型。
幅频特性图：
相频特性图：
6、不同频率在二阶环节Matlab和simulink仿真结果记录
Matlab仿真：
奈氏图：
波特图：
Simulink仿真结果：
频率为1rad/s
频率为3rad/s
频率为10rad/s
五、实验思考
对数频率特性采用频率的对数分度，可以与幅度上去对数后的响应相对应，实现画图的线性化
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