频率特性测试_实验报告

班级：自动化08-2班 姓名：程光亮  学号：08051209

实验七 控制系统频率测试的测试

一、实验目的

认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控制过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统组成环节的参数。

二、实验装置

1)PC585微型计算机

2)自动控制实验教学系统软件

三、实验原理及方法

设有两个正弦信号： 

若以x（wt）为横轴，以y(wt)为纵轴 而以wt为参变量，则随wt的变化，x(wt)和y(wt)所确定的一条封闭曲线，这就是所谓的“李沙育图形”。如图7-1所示

由李沙育图形可求出，Xm，Ym，以及φ

图7-1 李沙育图形

表7-1

四、实验步骤

（1）根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统的频率特性测试

（2）首先确定被测对象的传递函数预先设置好参数、K

（3）设置好各项参数后，开始仿真分析，首先做幅频测试

按所得的频率范围由低到高，及w由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应该多去几个点

五、实验数据处理及结果分析部分

（1）实验数据

表7-2

A：第一种处理方法：

  根据表中的实验数据，确定被测系统的参数（转折频率、阻尼比、开环放大倍数等）进而求出系统的数学模型（先在对数坐标纸上做出被测系统的对数幅频特性和相频特性，绘制Bode图，然后由Bode图求出系统的数学模型）与实验所设置的原始参数即实际模型进行比较。

B：第二种方法：

（1）、由实验模型即，由：  （其中设置模型根据理论计算结果，绘制bode图，绘制的理论Bode图如下图7-2

图7-2 理论结果bode图

（2）、由实验曲线（把实验时记录的曲线准确的画在实验报告上）求出实验结果，在绘制Bode图，绘制的实验Bode图如图7-3

图7-3实验bode图

3) 分析理论结果（Bode）图和实验结果（Bode）图之间的异同，如有误差请分析产生误差的原因。

同：两图形的大体趋势一直，从而验证了理论的正确性。

异：两图在拐点出有一定的差距，在某些点处也存在较大的误差。

误差分析：

1）可能是由于在读取数据上存在较大的误差，而使得理论结果和实验结果之间存在较大的误差。

2）在数值应选取上可能选的不太合适，而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。

3）在实验计算相角和幅值方面本来就存在着近似，从而使得误差存在，而使得两个图形之间有差异

4)李沙育图形

w=0.1rad/sec  逆时针                     w=0.4 rad/sec  逆时针

、

w=0.8 rad/sec  逆时针                    w=0.9 rad/sec 逆时针

w=0.95 rad/sec 逆时针                        w=1.0 rad/sec  逆时针

w=1.05 rad/sec  逆时针                w=1.1 rad/sec  逆时针

w=1.4 rad/sec  逆时针                            w=1.8 rad/sec  逆时针

w=4 rad/sec 顺时针                        w=8 rad/sec   顺时针

w=9 rad/sec   顺时针                        w=9.5 rad/sec  顺时针

w=10 rad/sec  顺时针                        w=10.5 rad/sec  顺时针

w=11 rad/sec  顺时针                            w=12 rad/sec  顺时针

w=16 rad/sec  顺时针                                    w=20 rad/sec  顺时针

六、思考题：

（1）是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性？

答：可以用“李沙育图形“同时测量幅频特性和相频特性，在实验过程中一个频率可同时记录2Xm，2Ym，2Y0，这样可以减小作图量。

（2）讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度，即误差分析（说明误差的主要来源）

答：用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较高的，但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距，分析可知这些误差主要来自于从“李沙育图形”上读取数据的时候存在的误差，也可能是计算机精度方面的误差。

（3）对用频率特性测试系统数学模型方法的评测

我个人认为此次实验对掌握频率特性法测试控制过程模型的原理和方法是相当不错的。但由于此次实验的数据量很大，我觉得咱们的教学软件可以适当的改进一下，就是增加一些自动读取坐标的功能。