《线性定常系统的频率特性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《线性定常系统的频率特性（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验4 线性定常系统的频率特性,MATLAB软件是一套高性能的数值计算和可视化数学软件，具有强大的矩阵计算能力和良好的图形可视化功能，为用户提供了非常直观和简洁的程序开发环境，被誉为“巨人肩上的工具”以及“第四代计算机语言”，在信号处理、图像处理、控制系统分析与设计、系统辨识、工程优化、统计分析等许多学科领域都得到了广泛的应用。 MATLAB软件提供了专门的控制系统工具箱，控制系统中的许多应用（如时域分析、频域分析、根轨迹作图等）都可以用一个简单的m函数命令来实现。尤其是所提供的Simulink软件包，由于采用与传递函数动态框图非常相似的结构图模型，并采用类似于电子示波器的模块显示仿真曲线，因
2、此特别适用于“自动控制理论”课程实验的系统仿真和分析。,一、实验目的1、学习了解Matlab语言的实验环境。2、练习Matlab命令的基本操作。3、练习m文件的基本操作。4、明确频率特性的概念及其物理意义。5、掌握频率特性的测试方法及原理; 6、掌握频率特性的表示方法,对于稳定的线性系统，测量其频率特性就是对被测系统输入某一频率的正弦信号，然后测量其稳态输出与输入的幅值比和相位差，每改变一次频率就得到一组幅值比和相位差。频率特性测试原理图如图所示。,设系统传递函数为G(s)，则,二、实验原理,相位差：,图 在示波器上测试相位差的示意图,测量幅频特性时，为了读取方便，输入输出均取峰值。,三、实验
3、仪器设备1、计算机。2、Matlab仿真软件。,四、实验内容1、学习了解Matlab语言环境双击桌面上的Matlab图标(或使用其他打开程序的方式)，进入Matlab工作界面窗口。在默认的情况下，这个界面上有指令窗口(Command Windows)、历史指令窗口(Command History)、工作空间窗口(Workspace)等。,Matlab工作界面窗口,在“command Window”命令窗口中命令提示符位置键入如下命令：help 显示Matlab的功能目录help control 阅读控制系统工具箱命令清单。help step 阅读命令step的帮助文件内容。,2、练习Matla
4、b命令的基本操作 键入常数矩阵输入命令a= 1 2 3 与 a=1;2;3 观察显示结果，比较结果有何不同。b=1 2 5 与 b=1 2 5; 观察显示结果，比较显示结果有何不同。a a b b 观察显示结果，比较变量加“”后的区别。A=1 2 3;2 3 1;3 2 1 B=2 3 4;3 4 5;4 5 6 A+B A*B 观察显示结果。 观察历史指令窗口(Command History)和工作空间窗口(Workspace)。,已知闭环传递函数绘制单位阶跃响应。,在命令窗口中命令提示符位置依次键入如下命令： num=1 den=1 1 1 phi=tf(num,den) step(phi
5、) 观察显示结果。,已知惯性环节的传递函数 试绘制其Bode图。,键入如下命令： bode(2,1 1) grid 观察显示结果。,3、练习m文件的基本操作 选择菜单项中的FileNew M-file，即可打开程序编辑窗口。键入如下程序： w=0.1; gs=tf(2,1 1); t=0:0.1:30/w; u1=sin(w*t); y1=lsim(gs,u1,t); plot(w*t,u1,k,w*t,y1,r) grid,% 输入信号频率 (w=0.1,0.3,1,3,10) % 传递函数 % 时间区间 % 正弦输入信号 % 给定输入和时间，输出的时域仿真 % 绘图，黑线-输入，红线-输出
6、 % 加网格线,程序运行可以选择菜单项中的DebugRun 来执行程序，若第1次运行时程序未保存，会提示保存，以后每次运行时会自动保存程序。若程序不是保存在当前路径下，运行时会提示，选择确定即可。,运行程序后绘制出输入输出信号曲线图。选择菜单项中的EditAxes Properties可以编辑坐标轴的特性，以便更容易读取图形数据。若将X Limits设为26.5 to 27，可读得相位差约为0.1。若将Y Limits设为1.95 to 2，可读得输出幅值约为1.99。,依次改变输入信号频率，读取对应输出信号的幅值比和相位差，填写下表。,参数,表 实验数据记录参考格式表,五、实验报告要求 、按频率特性测试要求记录实验数据，绘制实验曲线(幅相频率特性曲线、对数幅频特性曲线、对数相频特性曲线)。、能否根据实验所得的Bode图确、定系统的传递函数？如何确定？、写出建议和体会。,
