内容发布更新时间 : 2024/10/26 5:21:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验三 二阶系统频率响应

一、实验目的

（1）学习系统频率特性响应的实验测试方法。

（2）了解二阶闭环系统中的对数幅频特性和相频特性的计算。 （3）掌握根据频率响应实验结果绘制波特图的方法。

（4）掌握欠阻尼二阶闭环系统中的自然频率、阻尼比对谐振频率、谐振峰值和带宽的影响及对应的计算。 二、实验设备

（1）XMN-2型学习机；

（2）CAE-USE辅助实验系统 （3）万用表 （4）计算机 三、实验内容

本实验用于观察和分析二阶系统瞬态响应的稳定性。

二阶闭环系统模拟电路如图3-1所示，它由两个积分环节（OP1和OP2）及其反馈回路构成。

图3-1 二阶闭环系统模拟电路图

OP1和OP2为两个积分环节，传递函数为G(s)??系统等效结构图如图3-2所示。

图3-2 二阶闭环系统等效结构图

1（时间常数Ti?RC）。二阶闭环Tis11KRf该二阶系统的自然振荡角频率为?n??，阻尼为??。 ?TRC22Ri四、实验步骤

（1）调整Rf=40K，使K=0.4（即ζ=0.2）；取R=1M，C=1μ，使T=1秒（ωn=1/1）。 （2）输入信号位X?sin(?t)，改变角频率使ω分别为

0.2,0.6,0.8,0.9,1.0,1.2,1.6,2.0,3.0rad/s。稳态时，记录下输出响应y?Ysin(?t??) 五、数据采集及处理 输出信号幅值Y ω(rad/s) 0.2 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2 T 1

输出信号初相? L(ω) φ(ω)

1.6 2.0 3.0 六、实验报告

1、绘制系统结构图，并求出系统传递函数，写出其频率特性表达式。 2、用坐标纸画出二阶闭环系统的对数幅频、相频曲线（波特图）。 3、其波特图上分别标示出谐振峰值（Mr）、谐振频率（ωr）和带宽频率（ωb）。 4、观察和分析曲线中的谐振频率（ωr）、谐振峰值（Mr）和带宽（ωb），并与理论计算值作对比。

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