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1、1364957203实验三 频率特性曲线测试3.2.3 二阶闭环系统的频率特性曲线一实验目的1 了解和掌握二阶闭环系统中的对数幅频特性 和相频特性 ，实频特性)(L)(和虚频特性 的计算。)Re()Im(2 了解和掌握欠阻尼二阶闭环系统中的自然频率 n、阻尼比 对谐振频率 r 和谐振峰值 L(r )的影响及 r 和 L(r) 的计算。3 观察和分析欠阻尼二阶开环系统的谐振频率 r、谐振峰值 L(r) ，并与理论计算值作比对。4 改变被测系统的电路参数，画出闭环频率特性曲线，观测谐振频率和谐振峰值，填入实验报告。二实验内容及步骤1被测系统模拟电路图的构成如图 3-2-3 所示，观测二阶闭环系统的
2、频率特性曲线，测试其谐振频率 、谐振峰值 。r)(rL2改变被测系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图，及闭环频率特性曲线，並计算和测量系统的谐振频率 及谐振峰值 ，填入实验报告。r)(r图 3-2-3 二阶闭环系统频率特性测试电路实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出 OUT2 作为被测系统的输入。（2）构造模拟电路：按图 3-2-3 安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套 （b）测孔联线模块号 跨接座号1 A1 S4，S82 A2 S2，S11，S12（3）运行、观察、记录： 将数/模转换器（B2）输出 OUT2 作为被测系统的输入，运行 LABACT 程序，在界面的自动控
3、制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择二阶系统，就会弹出频率特性扫描点设置表。在该表中用户可根据自己的需要填入各个扫描点频率（本实验机选取的频率值 f，以0.1Hz 为分辨率） ，如需在特性曲线上标注显示某个扫描点的角频率 、幅频特性 L() 或相频特性 ()，则可在该表的扫描点上方小框内点击一下（打 ） 。设置完后，点击确认后将弹出虚拟示波器的频率特性界面，点击开始，即可按频率特性扫描点设置表规定的频率值，实现频率特性测试。 测试结束后（约十分钟） ，可点击界面下方的“频率特性”选择框中的任意一项进行切换，将显示被测系统的闭环对数幅频、相频特性曲线（伯德图）和幅相曲线（奈奎斯特图
4、） 。 显示该系统用户点取的频率点的 、L、 、Im、Re实验机在测试频率特性结束后，将提示用户用鼠标直接在幅频或相频特性曲线的界面上点击所需增加的频率点（为了教育上的方便，本实验机选取的频率值 f，以 0.1Hz 为分辨率，例如所选择的信号频率 f 值为 4.19Hz，则被认为 4.1 Hz 送入到被测对象的输入端） ，实验机将会把鼠标点取的频率点的频率信号送入到被测对象的输入端，然后检测该频率的频率特性。检测完成后在界面上方显示该频率点的 f、 、L、 、Im、Re 相关数据，同时在曲线上打十字标记 。如果增添的频率点足够多，则特性曲线将成为近似光滑的曲线。鼠标在界面上移动时，在界面的左下
5、角将会同步显示鼠标位置所选取的角频率 值及幅值或相位值。 谐振频率和谐振峰值的测试：在闭环对数幅频曲线中用鼠标在曲线峰值处点击一下，待检测完成后就可以根据十3 A3 S8，S95 A6 S2，S61 信号输入 B2（OUT2） A1（H1）2 运放级联 A1（OUT）A2（H1）3 运放级联 A3（OUT）A6（H1）4 负反馈 A3（OUT）A1（H2）6 A6（OUT） A8（CIN1）7 相位测量 A8（COUT1） B8（IRQ6）8 幅值测量 A6（OUT） B7（IN4）9 跨接元件（4K） 元件库 A11 中可变电阻跨接到A2A（OUTA）和 A3（IN）之间字标记测得该系统的谐
6、振频率 r ，谐振峰值 L(r)。图 3-2-4 被测二阶闭环系统的对数幅频曲线三实验报告要求： 按下表改变图 3-2-3 所示的实验被测系统： 改变开环增益 K（A3） 、惯性时间常数 T（A3） 、积分常数 Ti（A2） ，画出其系统模拟电路图，及开环频率特性曲线，並计算和测量系统的谐振频率及谐振峰值，填入实验报告。3.2.4 二阶开环系统的频率特性曲线一实验目的1了解和掌握型二阶开环系统中的对数幅频特性 和相频特性 ，实频特性)(L)(和虚频特性 的计算。)Re()Im(2了解和掌握欠阻尼型二阶闭环系统中的自然频率 、阻尼比 对开环参数幅值n穿越频率 和相位裕度 的影响，及幅值穿越频率
7、和相位裕度 的计算。cc3研究表征系统稳定程度的相位裕度 和幅值穿越频率 对系统的影响。c4了解和掌握型二阶开环系统对数幅频曲线、相频曲线、和幅相曲线的构造及绘制方法二实验内容及步骤1被测系统模拟电路图的构成如图 3-2-3 所示（同型二阶闭环系统频率特性测试构成） ，测试其幅值穿越频率 、相位裕度 。c2改变被测系统的各项电路参数，画出其系统模拟电路图，及开环频率特性曲线，並计算和测量其幅值穿越频率 、相位裕度 ，填入实验报告。c谐振频率（ rad） 谐振峰值（dB）开环增益K（A3）惯性常数T（A3）积分常数 Ti（A2） 计算值 测量值 计算值 测量值0.10.2250.310.520
8、0.10.2谐振频率 r 谐振峰值L( r)实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出 OUT2 作为被测系统的输入。（2）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线表同笫 3.2.2 节二阶闭环系统的频率特性曲线测试 。（3）运行、观察、记录： 将数/模转换器（B2）输出 OUT2 作为被测系统的输入，运行 LABACT 程序，在界面的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析实验项目，选择二阶系统，就会弹出频率特性扫描点设置表，在该表中用户可根据自己的需要填入各个扫描点（本实验机选取的频率值 f，以 0.1Hz 为分辨率） ，如需在特性曲线上直接标注显示某个扫描点的角频率 、幅频特性 L() 或
9、相频特性 ( )，则可在该表的扫描点上小框内点击一下（打） 。确认后将弹出虚拟示波器的频率特性界面，点击开始，即可按频率特性扫描点设置表规定的频率值，实现频率特性测试。 待实验机把闭环频率特性测试结束后，再在示波器界面左上角的红色开环或闭环字上双击，将在示波器界面上弹出开环闭环选择框，点击确定后，示波器界面左上角的红字，将变为开环然后再在示波器界面下部频率特性选择框点击（任一项） ，在示波器上将转为开环频率特性显示界面。可点击界面下方的“频率特性”选择框中的任意一项进行切换，将显示被测系统的开环对数幅频、相频特性曲线（伯德图）和幅相曲线（奈奎斯特图） 。在开环频率特性界面上，亦可转为闭环频率特
10、性显示界面，方法同上。在频率特性显示界面的左上角，有红色开环或闭环字表示当前界面的显示状态。图 3-2-3 的被测二阶系统的开环对数幅频曲线的实验结果见图 3-2-5 所示。 显示该系统用户点取的频率点的 、L、 、Im、Re实验机在测试频率特性结束后，将提示用户用鼠标直接在幅频或相频特性曲线的界面上点击所需增加的频率点（为了教育上的方便，本实验机选取的频率值 f，以 0.1Hz 为分辨率，例如所选择的信号频率 f 值为 4.19Hz，则被认为 4.1 Hz 送入到被测对象的输入端） ，实验机将会把鼠标点取的频率点的频率信号送入到被测对象的输入端，然后检测该频率的频率特性。检测完成后在界面上方
11、显示该频率点的 f、 、L、 、Im、Re 相关数据，同时在曲线上打十字标记 。如果增添的频率点足够多，则特性曲线将成为近似光滑的曲线。鼠标在界面上移动时，在界面的左下角将会同步显示鼠标位置所选取的角频率 值及幅值或相位值。在软件安装目录AedkLabACT两阶频率特性数据表.txt 中将列出所有测试到的频率点的开环 L、 、 Im、 Re 等相关数据测量。注：该数据表不能自动更新，只能用关闭后再打开的办法更新。 幅值穿越频率 c ，相位裕度 的测试：在开环对数幅频曲线中，用鼠标在曲线 L()=0 处点击一下，待检测完成后，就可以根据十字标记测得系统的幅值穿越频率 c ，见图 3-2-5；同时
12、还可在开环对数相频曲线上根据十字标记测得该系统的相位裕度 。实验结果可与式（3-2-3）和（3-2-4 ）的理论计算值进行比对。注 1：用户用鼠标只能在幅频或相频特性曲线的界面上点击所需增加的频率点，无法在幅相曲线的界面上点击所需增加的频率点。图 3-2-5 被测二阶开环系统的对数幅频曲线三实验报告要求：按下表改变图 3-2-4 所示的实验被测系统。改变开环增益 K（A3） 、惯性时间常数 T（A3） 、积分常数 Ti（A2） ，画出其系统模拟电路图，及开环频率特性曲线（对数幅频曲线、相频曲线和幅相曲线） ，並计算和测量系统的穿越频率及相位裕度，填入实验报告。穿越频率 相位裕度开环增益K（A3）惯性常数T（A3）积分常数 Ti（A2） 计算值 测量值 计算值 测量值25 0.125 0.215 0.3120 0.210 0.1 0.5穿越频率 c
