实验三--典型环节和系统频率特性的测量

实验三典型环节和系统频率特性的测量1．实验类型：操作性实验2．实验目的1．了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法。2．根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。3．实验内容1．惯性环节的频率特性测试。2．无源滞后—超前校正网络的频率特性测试。4．实验原理1.惯性环节传递函数和电路图为图3-1惯性环节的电路图其幅频的近似图如图3-2所示。图3-2惯性环节的幅频特性若图3-1中取C=1uF，R1=100K，R2=100K，R0=200K则系统的转折频率为=1.66Hz2.无源滞后—超前校正网络其模拟电路图为图3-3无源滞后—超前校正网络其中R1=100K，R2=100K，C1=0.1uF，C2=1uF其传递函数为其中，。其幅频的近似图如图3-4所示。图3-4无源滞后—超前校正网络的幅频特性5．实验要求1．加深理解系统频率特性的特理概念。2．掌握典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法，并能根据测试方法测量系统或环节的频率特性及绘制系统频率特性曲线。6．实验仪器设备同实验一7．实验步骤1.惯性环节1.1根据图3-5惯性环节的电路图，选择实验台上的通用电路单元设计并组建相应的模拟电路。其中电路的输入端接实验台上信号源的输出端，电路的输出端接数据采集接口单元的AD2输入端；同时将信号源的输出端接数据采集接口单元的AD1输入端。图3-5惯性环节的电路图1.2点击“BodeChart”软件的“开始采集”；1.3调节“低频函数信号发生器”正弦波输出起始频率至0.2Hz，并用交流电压测得其压电有效值为4V左右，等待到电路输出信号稳定后，点击“手动单采”，等待，软件即会自动完成该频率点的幅值特性，并单点显示在波形窗口上。1.4继续增加并调节正弦波输出频率（如0.3Hz，本实验终至频率5Hz即可），等输出信号稳定后，点击“手动单采”，等待，软件即会自动完成该频率点的幅值特性，并单点显示在波形窗口上。1.5继续第1.2、1.3步骤，一直到关键频率点都完成。1.6点击停止采集，结束硬件采集任务。1.7点击“折线连接”，完成波特图的幅频特性图。1.8保存波形到画图板。2.无源滞后—超前校正网络根据图3-3无源滞后—超前校正网络的电路图，选择实验台上的U2通用电路单元设计并组建其模拟电路，如图3-6所示。图3-6无源滞后—超前校正网络（电路参考单元为：U2）具体步骤请参考惯性环节的相关操作，最后的终至频率100Hz即可。频率的参考取值：第一组：0.2、0.3、0.6、1、1.2、1.5、2.2、3、4、6、9、11、15、22、30、40、55、70、88、100第二组：0.2、0.4、0.6、0.8、1.2、1.6、2.1、2.7、3.4、4.2、5.2、6.7、8.7、11.7、15.7、20.7、26.7、33.7、43.7、57.7、77.7、1004．根据实验时存储的波形完成实验报告。8．实验报告要求1．写出被测环节和系统的传递函数，并画出相应的模拟电路图。2．把实验测得的数据和理论计算数据列表，绘出它们的Bode图，并分析实测的Bode图产生误差的原因。9．实验思考题1．在实验中如何选择输入正弦信号的幅值？2．用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入Y轴，被测系统的输出信号送至X轴，则根据椭圆光点的转动方向，如何确定相位的超前和滞后？3．根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？