自控原理实验一(一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试)
成绩
北京航空航天大学
自动控制原理实验报告
学院
专业方向
班级
学号
学生姓名
指导教师
自动控制与测试教学实验中心
实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
实验时间 实验编号 同组同学
一、实验目的
1.了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2.学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3.学习阶跃响应的测试方法。
二、实验内容
1.建立一阶系统的电子模型，观测并记录不同时间常数T 时的跃响应曲线，测定其过渡过程时间T S 。
2.建立二阶系统的电子模型，观测并记录不同阻尼比ζ时的跃响应曲线，测定其超调量σ%及过渡过程时间T S 。
三、实验原理
1.一阶系统
系统传递函数为：(s)(s)(s)1
C K
R Ts Φ=
=+ 模拟运算电路如图1-1所示：
由图1-1得
2
12(s)(s)11
o i R U R K
U R Cs Ts ==
++ 在实验当中始终取R 2=R 1，则K=1,T=R 2
C
U i U o
图1-1 一阶系统模拟电
取不同的时间常数T 分别为：0.25、0.5、1.0。 记录不同时间常数下阶跃响应曲线，测量并纪录其过渡过程时间T S ，将参数及指标填在表1-1内。
表 1-1一阶系统参数指标
S
S
2.二阶系统
系统传递函数为：22
2
(s)
(s)(s)2n n n
C R s s ωζωωΦ==++。令n ω=1弧度/秒，则系统结构如图1-2所示：
根据结构图，建立的二阶系统模拟线路如图1-3所示：
取R 2C 1=1，R 3C 2=1则
442312R R C R ζ==，42
1
2R C ζ= R(s) C(s)
图1-2 二阶系统结构图 U o
U i 图1-3 二阶系统模拟电路图
ζ取不同的值：0.25、0.5、0.707、1.0，观察并记录阶跃响应曲线，测量超调量σ%，计算过渡过程时间Ts ，将参数及各项指标填入表1-2内。
表 1-2二阶系统参数指标
其中：σ%实测=
-100%?最大偏移量稳态值
稳态值
σ%理论=100%e πζ-?
T S 理论=
3.5
n
ζω（取5%误差带）
以上实验，配置参数时可供选择的电阻R 值有100K Ω，1M Ω，470K Ω（可调），2.2M Ω（可调），电容C 值有1μf ，10μf 。
四、实验设备
1.HHMN-1型电子模拟机一台。
2.PC 机一台。
3.数字式万用表一块。
五、实验步骤
1.熟悉HHMN-1型电子模拟机的使用方法，将各运算放大器接成比例器，通电调零。
2.断开电源，按照实验说明书上的条件和要求，计算电阻和电容的取值，按照模拟 线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。
3.将D/A1与系统输入端U i 连接，将A/D1与系统输出端U O 连接。线路接好后，经教师检查后再通电。每次开始实验采集数据前均要按下“复位”键，消除电容上的残余电荷。
4.在Windows XP 桌面用鼠标双击“MATLAB ”图标后进入，在命令行处键入“autolab ”进入实验软件系统。
5.在系统菜单中选择实验项目，选择“实验一”，在窗口左侧选择“实验模型”，打开一个实验模型界面。在工具栏中选择“External ”方式，首先选择
图标“Incremental
build”进行编译，然后选择图标“Connect To Target”连接目标，最后选择图标
“Start real-time code”执行。
6.依次改变参数，从“Scope”窗口中观测实验结果，记录实验数据，用MATLAB 绘制实验结果图形，填写实验数据表格，完成实验报告。
六、实验结果
图1-1一阶系统的阶跃响应曲线（T=0.25s）
图1-2一阶系统的阶跃响应曲线（T=0.5s)
图1-3一阶系统的阶跃响应曲线（T=1.0s)
图2-1二阶系统的阶跃响应曲线（ =0.25)
图2-2二阶系统的阶跃响应曲线（ζ=0.5)
图2-3二阶系统的阶跃响应曲线（ζ=0.707)
七、结果分析
1、一阶系统
一阶系统的阶跃响应曲线具有非振荡特征，由实验结果所得到的数据可知：一阶系统不存在超调量；系统的时间常数T 越大，调节时间T S 越大，且二者之间呈近似线性关系。
误差分析：
1）实测调节时间比理论值略有延后，可能是由于实验机器存在一定的时间延迟。 2）对分布在误差带线两边的数据，选取里误差带更近的数据所对应的时间作为Ts 时易产生读数误差。
3）由于在MATLAB 中作图时间间隔选取过大，因而会影响读数的精确度。 4）实验所用器件本身存在一定误差。
2、二阶系统
n ω一定的二阶欠阻尼系统的阶跃响应具有振荡特性，由实验结果所得到的数据可知：稳态误差近似为零；当ζ越大，超调量越小，响应的振荡倾向越弱，平稳性越好；随着ζ增大，T S 先减小后增大，出现一个拐点，但总体来说T S 是相对减小的；当ζ=1时，系统为临界阻尼状态，无振荡，无超调量；对于Ts 的理论计算公式，只能在一定程度上判断调节时间，不能作为准确调节时间的数据。
误差分析：
因为和以上一阶系统的实验所用的是同样的实验器材，
所以二阶系统的实验中的误
图 2-4二阶系统的阶跃响应曲线（ζ=1.0)
差应当包含以上一阶系统的可能误差。
八、收获、体会及建议
自动控制原理实验报告
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G 200,1002)(211 212==-=-=- = 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ； ② 惯性环节11)(1+= s s G 和1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节s s G =)(1 ⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G ⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+= 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
《模拟电子技术实验》实验指导书
北方民族大学 Beifang University of Nationalities 《模拟电子技术实验》课程指导书 北方民族大学教务处
北方民族大学 《模拟电子技术实验》课程指导书 编著杨艺丁黎明 校审杨艺 北方民族大学教务处 二〇一二年三月
《模拟电子技术实验》课程是工科类大学二年级学生必修的一门实践类课程。实验主要设备包括模拟电子技术实验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表和直流电源等。 课程教学要求是：通过该课程，学生学会正确使用常用的电子仪器，掌握三极管放大电路分析和设计方法，掌握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量，学会查找并排除实验故障，初步培养学生实际工程设计能力，学会仿真软件的使用，掌握工程设计的概念和步骤，为以后学习和工作打下坚实的实践基础。 《模拟电子技术实验》课程内容包括基础验证性实验，设计性实验和综合设计实践三大部分。 基础验证性实验主要包括仪器设备的使用、双极性三极管电路的分析、负反馈放大电路的测量等内容。主要培养学生分析电路的能力，掌握电路基本参数的测量方法。 设计性实验主要包括运算电路的实现等内容。主要要求学生掌握基本电路的设计能力。 综合设计实践主要包括项目的选题、开题、实施和验收等过程，要求学生能够掌握电子产品开发的整个过程，提高学生的设计、制作、调试电路的能力。 实验要求大家认真做好课前预习，积极查找相关技术资料，如实记录实验数据，独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告。 本书前八个实验项目由杨艺老师编写，实验九由丁黎明老师编写。全书由丁黎明老师提出课程计划，由杨艺老师进行校对和排版。参与本书课程计划制订的还有电工电子课程组的全体老师。 2012年3月1日
实验二实验报告
PAM和PCM编译码器系统 一、实验目的 1.观察了解PAM信号形成的过程；验证抽样定理；了解混叠效应形成的原因； 2.验证PCM编译码原理；熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；了 解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。 二、实验内容和步骤 1.PAM编译码器系统 1.1自然抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM脉冲抽样序列观察； （3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测。 1.2平顶抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM平顶抽样序列观察； （3）平顶抽样重建信号观测。 1.3信号混叠观测 （1）准备工作 （2）用示波器观测重建信号输出的波形。 2.PCM编译码器系统 2.1PCM串行接口时序观察 （1）输出时钟和帧同步时隙信号的观察； （2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量； 2.2用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504 同步，分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系； 2.3PCM译码器输出模拟信号观测，定性观测解码信号与输入信号的关系：质量，电平， 延时。 2.4PCM频率响应测量：调整测试信号频率，定性观察解码恢复出的模拟信号电平，观测 输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系； 2.5PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性观测解 码恢复出的模拟信号的质量。 三、实验数据处理与分析 1.PAM编译码器系统 （1）观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示：
上图中上方波形为输入的正弦波信号，下方为得到的抽样脉冲序列，可见抽样序列和正弦波信号基本同步。 （2）观测得到的重建信号和正弦波输入信号如下所示： 如上图所示，得到的重建信号也为正弦波，波形并没有失真。 （3）平顶抽样的脉冲序列如下所示： 上图中上方的波形为输入的正弦波信号，下方为PAM平顶抽样序列。 （4）平顶抽样的重建信号波形： 可见正弦波经过平顶抽样，最终重建的信号仍为正弦波。 （5）观察产生混叠时的重建信号的输出波形 在实验时将输入的正弦波频率调至7.5KHz，通过示波器观察得到的输入正弦波波形和输出的重建信号如下所示： 由于实验时采用的抽样频率为8KHz，所以当输入的信号频率为7.5KHz时已经不满足抽样定理的要求了，所以会产生混叠误差，导致了输出的重建波形如上图所示，不再是正弦波了。 从测量结果可以得出如下规律：随着输入正弦波信号的频率逐渐升高，输出重建波形的幅值逐渐降低。这是由于在实验电路中加入了抗混滤波器，该滤波器随着频率的升高会使处理的信号的衰减逐渐变大，所以如试验结果所示，随着输入信号频率的升高，输出信号的幅值在逐渐变小。 （7） 在不采用抗混滤波器时输入与输出波形之间的关系，得到的结果如下表所示：
模拟电子技术实验
实验2 单管放大电路 1.1 实验目的 (1) 熟悉电子元件和模拟电路实验箱。 (2) 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3) 学习测量放大器Q点，A v，r i，r o的方法，了解共射极电路的特性。 (4) 学习放大器的动态性能。 1.2 实验仪器与设备 示波器，信号发生器，交流毫伏表，数字万用表，模拟/数字电路实验箱。 1.3 预习要求 (1) 熟悉分压式偏置放大器的工作原理，了解元器件参数对放大器性能的影响。 (2) 熟悉放大器的动态及静态测量方法。 1.4 实验内容与步骤 （一）、连接直流电路，测量静态工作点 1．连接直流电路 (1)用万用表判断实验元件（三极管、电解电容、电阻、电位器）及实验所用导线的好坏。 (2) 连接分压式偏置放大器的直流通路，电路如图1-1所示，将R W的阻值调到最大100K。 图1-1 分压式偏置单管放大器的直流通路
（3）调节直流稳压电源电压输出调节旋钮，使其输出+12V(方法：用万用表直流电压档监测直流稳压电源输出端口，调节旋钮使万用表显示＋12 V) 2．调节静态工作点 接通稳压电源（方法：用红色导线连接直流稳压电源的正极与R W R C的公共点，用黑色导线连接直流稳压电源的负极与R B2 R E的公共点），调节R W使U CE=1/2 U CC，V BE=0.7V 测量晶体管各极对地电压U B、U C和U E，将测量结果和计算所得结果填入表1-1中。 U CE =U C-U E U BE =U B-U E I C = I E= U E /R E 表1-1 静态工作点实验数据 （二）、连接完整电路，测量动态参数 1.连接完整电路 图1-2 分压式偏置单管放大器原理图 注意：电解电容的极性。 3．电压放大倍数的测量 （1）接通函数信号发生器电源，调节函数信号发生器的频率调节旋钮和幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出频率 f =1 kHz ，输出电压U S=10 mV （有效值）的交流信号（若输出不能达到10 mV，可调节输出衰减旋钮20～60 dB和幅度调节旋钮即可）。 注意：信号发生器输出交流信号的频率通过数码管显示即可读出来，输出交流信号的幅度必须使用晶体管毫伏表检测方可读出电压有效值。 （2）将信号发生器、示波器、晶体管毫伏表按图1-3接入。信号发生器的正极、示波
视觉分辨率及空间频率响应测试实验报告
视觉分辨率及空间频率响应（SFR）测试实验报告 班级：学号：姓名： 一、实验目的： 1、理解数码相机视觉分辨率的定义及其度量单位。 2、了解数码相机分辨率测试标准ISO12233以及GB/T 19953-2005《数码相机分辨率的测量》，熟悉测试标板构成，掌握其使用方法。 3、掌握数码相机视觉分辨率测试方法，能够通过目视判别数码相机的分辨率特性。 4、了解数码相机空间频率响应（SFR）的测试原理，理解空间频率响应（SFR）曲线的含义。 5、掌握数码相机空间频率响应（SFR）的测试方法，能够通过SFR曲线判别数码相机的分辨率特性。 二、实验要求： 1、使用数码相机拍摄ISO12233标准分辨率靶板,要求连续拍摄三幅图。 2、目视判别数码相机的视觉分辨率，需分别判别水平、垂直、和斜45度方向的视觉分辨率(注意：若拍摄的靶板有效区域高度仅占据相机幅面高度的一部分，需将目视判别结果乘以修正系数以得到真实的测量结果。修正系数=以像素为单位的相机幅面高度/以像素为单位的靶板有效区域高度)。 3、使用Imatest软件测量数码相机空间频率响应（SFR）曲线，需分别测量水平及垂直方向的SFR，并取MTF50、MTF20作为测量结果，与视觉分辨率测试结果进行比较。 4、独立完成实验报告，需明确相机型号、相机基本设置、并包含所拍摄图案以及判别结果和相应说明。 三、实验过程 在光学测量实验室使用手机（iPhone6s）连续拍摄三张ISO12233标准分辨率靶板。拍摄过程中使手机上下屏幕边缘尽量与靶板上下边缘对齐，以减小修正系数。其中使用的相机参数如下：
拍摄的照片如下： 照片一（修正系数为）
实验三 二阶系统频率响应
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s T s G i 1 )(-=（时间常数RC T i =）。二阶闭环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 该二阶系统的自然振荡角频率为RC T n 11==ω，阻尼为i f R R K 22= =ζ。 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)sin(t X ω=，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)sin(φω+=t Y y 五、数据采集及处理 输出信号幅值Y 输出信号初相φ L(ω) φ(ω) ω(rad/s) T 0.2 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2
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。
自动控制原理实验报告
实验报告 课程名称：自动控制原理 实验项目：典型环节的时域相应 实验地点：自动控制实验室 实验日期：2017 年 3 月22 日 指导教师：乔学工 实验一典型环节的时域特性 一、实验目的 1.熟悉并掌握TDN-ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2.熟悉各种典型环节的理想阶跃相应曲线和实际阶跃响应曲线。对比差异，分析原因。 3.了解参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+(或TD-ACS)实验系统一套。 三、实验原理及内容 下面列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，实验前应熟悉了解。 1．比例环节 (P) (1)方框图 (2)传递函数： K S Ui S Uo =) () ( (3)阶跃响应：) 0()(≥=t K t U O 其中 01/R R K = (4)模拟电路图： (5) 理想与实际阶跃响应对照曲线： ① 取R0 = 200K ；R1 = 100K 。 ② 取R0 = 200K ；R1 = 200K 。
2．积分环节 (I) (1)方框图 (2)传递函数： TS S Ui S Uo 1 )()(= (3)阶跃响应： ) 0(1)(≥= t t T t Uo 其中 C R T 0= (4)模拟电路图 (5) 理想与实际阶跃响应曲线对照： ① 取R0 = 200K ；C = 1uF 。 ② 取R0 = 200K ；C = 2uF 。
1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 理想阶跃响应曲线 0.4s 1 Uo 0t Ui(t) Uo(t) 实测阶跃响应曲线 0.4s 10V 无穷 3．比例积分环节 (PI) (1)方框图： (2)传递函数： (3)阶跃响应： (4)模拟电路图： (5)理想与实际阶跃响应曲线对照： ①取 R0 = R1 = 200K；C = 1uF。 理想阶跃响应曲线实测阶跃响应曲线 ②取 R0=R1=200K；C=2uF。 K 1 + U i(S)+ U o(S) + Uo 10V U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t Uo 无穷 U o(t) 2 U i(t ) 0 0 .2s t
模拟电子技术实验报告
姓名：赵晓磊学号：1120130376 班级：02311301 科目：模拟电子技术实验B 实验二：EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用，完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路
三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表，掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验（不带负反馈）。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点，要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数，用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri，其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us，Ui+端对地短路
2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us，Rs = 0 带载： 负载： 经过比较，输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ，RL = ∞ Ui = 1.701mV
Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞，Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ，Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议
频率响应测量的方法
频率响应测量的方法 频率响应测量的方法很多，一般同使用的测试信号有关。 可分为：i. 点测法：完全按定义设计的测量方法，逐个频率输入振幅恒定的正弦信号，逐个点测量相应频率扬声器输出声压级，在频率响应坐标纸上绘出相应的点，把这些不连续的点的平滑连线即为频率响应曲线。测量耗时、测量有限的非连续频率点，过渡点是推测的。 ii. 扫频自动记录法：使用机械传动的方法改变振荡电路中的电容，使信号的频率连续改变，输出电压恒定，这叫扫频信号，记录仪上记录纸的频率刻度与信号源同步，记录扬声器的输出声压级随频率的变化，即为频率响应曲线，这方法叫扫频自动记录法。后来，机械扫频信号改成电压控制频率的压控振荡器，改进了机械传动的麻烦。这是60～80年代丹麦B&K 公司为代表的测量技术。扫频自动测量原理大约已有40年的历史，其测量原理没有变化，改变的只是使用的技术，譬如扫频信号的产生方法，测量传声器测得的数据的采集、处理、运算和输出数据和曲线都可以由计算机完成。其中需要特别一提的是：对扫频信号的理解和生成技术，连续扫频信号过去理解为点频信号随时间变化，但点频信号是一个连续周期信号，从示波器看到的是一个按周期重复的正弦波形，而扫频信号没有一个频率是经历时间周期的，随扫频时间变化的是它的瞬时频率。瞬时频率数学上是相位对时间的微分。可以这样理解：譬如f=100Hz正弦信号的周期是T=0.01秒，其走过的相位φ= 2π弧度(360°)，而f=200Hz时，T＝0.005秒，其走过的相位仍然是φ= 2π弧度，这样，一个微小时间内的相位变化（等效于相位对时间的微分）同周期成反比，相当于稳态频率。同稳态信号不同的是它引入扫频速率（S：Hz/s）的概念，瞬时频率fi =S t +f0；t为扫频时间；f0为扫频初始频率。t和f0确定扫频频率范围。稳态单频信号的公式是u(t)=Acos(2πft);f为稳态单频信号的频率。而扫频信号的公式是u(t)=ACos(πSt2),B&K公司的2012音频分析仪的TSR（时选响应）技术中使用的测试信号，就是采用该数学模型生成的信号。 iii. 阶步步进的猝发声测量。猝发声是若干个周期的正弦信号脉冲，或称正弦波列。它由连续周期信号加一时间控制电路组成，当测量声压级的时间窗正好在猝发声的稳定部分时，它更接近点频测量。由一个个不同频率的猝发声组成一个阶步步进的猝发声，用对应的跟踪滤波器跟踪每一个猝发声，类似点频测量得到扬声器的频率响应。美国ATI公司的扬声器测量系统LMS使用的正是这种信号源，它最多可以在一个十进制频率范围内设置200个猝发声频率点，即频率阶步的间隔是1/60倍频程。 iv. 多频音（Muiti-tone Burst也叫多频猝发声）它是数字生成的M个纯音信号的叠加的一个短时间间隔的信号，该时间间隔对M个频率来说正好都是整周期的，并且这由低到高M个频率之间没有谐波关系，即2个频率相除（大数除小数）的商不会是整数。例如：14.5，31.9，37.7，49.3，55.1……Hz；可以排列成一个数列，选择适当的频率间隔，组成M个频率的多频音。其M个频率的同步FFT即为基频即幅频响应，由其谐波可以实现其谐波失真测量。该技术使用在AP公司的“系统1”和“系统2”的仪器上。 v. 脉冲数字测量技术上面所有的方法都离不开正弦信号，只是频率的连续变化、频率的阶步变化和有限频率成分的合成信号，脉冲信号和MLS信号需要进行时域（时间波形）和频域（频率响应和频率分析）之间的变换，从中可以得到更多信息，它作用于被测系统后的输出响应，经过变换和运算可以得到被测系统的许多信息，这需要对测试信号有充分了解，涉及信号与系统的基本理论，又要借助数字信号处理技术进行变换运算。单脉冲信号的性质，
实验二：频率响应测试
成绩 北京航空航天大学 自动控制原理实验报告 院（系）名称自动化科学与电气工程学院 专业名称自动化 学生学号13191006________ 学生________ 万赫__________ 指导老师_____ 王艳东 自动控制与测试教学实验中心
实验二频率响应测试 实验时间2015.11.13 实验编号30 同组同学无 一、实验目的 1、掌握频率特性的测试原理及方法 2、学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法 目的。 二、实验容 1. 测定给定环节的频率特性。 2. 系统模拟电路图如下图： 系统结构图如下图：
系统的传递函数： 取R=100KΩ，则G(s)=错误!未找到引用源。 取R=200KΩ，则G(s)=错误!未找到引用源。 取R=500KΩ，则G(s)=错误!未找到引用源。 若正弦输入信号为Ui(t)=A1Sin(ωt),则当输出达到稳态时，其输出信号为 Uo(t)=A2Sin(ωt+ψ)。改变输入信号频率f=错误!未找到引用源。值，便可测得二组A1/A2和ψ随f(或ω)变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和相频特性。 三、实验原理 1. 幅频特性即测量输入与输出信号幅值A1及A2，然后计算其比值A2/A1。 2. 实验采用“沙育图形”法进行相频特性的测试。 设有两个正弦信号: X(ωt)=XmSin(ωt) ，Y(ωt)=YmSin(ωt+ψ) 若以X(t)为横轴，Y(t)为纵轴，而以ω作为参变量，则随着ωt的变化，X(t)和Y(t)所确定的点的轨迹，将在X-Y平面上描绘出一条封闭的曲线。这个图形就是物理学上成称
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
模拟电子技术实验
实验一共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 （1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法； （3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表1.1。 表1.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与规格数量备注 1 实验台1台 2 双踪示波器0～20M 1台 3 电子毫伏表1只 4 万用表1只 5 三极管1只 6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e 7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L 8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b2 9 电阻500kΩ/0.25W 1只R b2 10 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C2 11 铝电解电容50μF/25V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图1.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图1.1 共射极单管放大器实验电路
I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态 2.0 (5) 测量最大不失真输出电压的幅度 置R C＝2.4kΩ，R L＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使U s逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大U s，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。然后继续增大U s，观察输出信号波形的失真情况。 5. 实验总结与分析 （1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。 （2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。将计算结果填入表1.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。 （3）回答以下问题： ①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？ ②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？ （4）心得体会与其他。
实验二放大器输入、输出电阻和频响特性的测量
实验二 放大器输入、输出电阻和频响特性的测量 一、实验目的 掌握放大器输入电阻、输出电阻和频率特性的测量原理和方法。 二、实验原理 1.放大器输入电阻R i 的测试 最简单的测试方法是“串联电阻法”。其原理如图2-1所示，在被测放大器与信号源之间串入一个已知标准电阻R i ，只要分别测出放大器的输入电压U i 和输入电流I i ，就可以求出： R i =V i /I i = n R i R U U /=R i U U ?Rn 但是，要直接用交流毫伏表或示波器测试Rn 两端的电压U R 是有困难的，因U R 两端不接地。使得测试仪器和放大器没有公共地线，干扰太大，不能准确测试。为此，通常是直接测出U S 和U i 来计算R i ，由图不难求出： R i = i S i U U U -? Rn 注：测R i 时输出端应该接上R L ，并监视输出波形，保证在波形不失真的条件下进行上述测量。 S U 图2-1放大电路输入端模型 2.放大器输出电阻R o 的测试 放大器输出端可以等效成一个理想电压源U o 和R o 相串联，如图2-3所示。 在放大器输入端加入U S 电压，分别测出未接和接入R L 时放大器的输出电压U o 和U L 值，则 L L R U U R )1( 0-= 注意：要求在接入负载R L （或R W ）的前后，放大器的输出波形都无失真。
501mA β==CQ ，I ， 212*c B b p E R V R R R = ++12*5.1 1.7,10 5.1 p V R ==++ 20.9p R K =Ω 2626200(1) 200(1) 1.526,1be EQ mv mv r K I mA ββ=++=++=Ω 12()//// 1.13,i b p b be R R R R r K =+=Ω 3o c R R K ==Ω
一阶网络频响特性测量
一阶网络频响特性测量 信号与系统实验报告 实验名称: 一阶网络频响特性测量 姓名: 姚敏 学号: 110404212 班级: 通信(2)班 时间: 2013.6.7 南京理工大学紫金学院电光系 一、实验目的 1、掌握一阶网络的构成方法; 2、掌握一阶网络的系统响应特性; 3、了解一阶网络频响特性图的测量方法; 二、实验基本原理 系统响应特性是指系统在正弦信号激励下，稳态响应随信号频率变化而变化的特性，称为系统的频率响应特性(frequency response)简称频响特性。 一阶系统是构成复杂系统的基本单元。学习一阶系统的特点有助于对一般系统特性的了解。一阶系统的系统函数为H(s)，表达式可以写成: 1H(s),k, k为一常数 (3-1) s，, 激励信号x(t)为: xtEt()sin(),, (3-2) m0 按照系统频响特性的定义可求得该一阶系统的稳态响应为: ytEHt()sin(),,，,(3-3) ssm000 j,0H(s)|,H(j,),H(j,)eH,H(j,)其中，。，，，，sj,,00000
可见，当改变系统输入信号的频率时，稳态响应的幅度和相位也随之而改变。 1,k,,,,0因果系统是稳定的要求:，不失一般性可设。该系统的频响,特性为: 1H(j,), (3-4) j,,，1 1从其频响函数中可以看出系统响应呈低通方式，其3dB带宽点。系统的频,响特性图如下图: , 图1 一阶网络频响特性图 一阶低通系统的单位冲击响应与单位阶跃响应如下图: 图2 一阶网络单位冲击响应与单位阶跃响应图 三、实验内容及结果 1、填写表1: 输入信号频输出信号幅度(mV) 相对幅度(dB) 相位差() ,,,21率f0 10Hz 1.96V -0.175 -181.4 1kHz 1.68V -1.514 -212.6 2kHz 1.27V -3.945 -229.7 3kHz 952mV -6.448 118.0 4kHz 760mV -8.404 114.0 5kHz 628mV - 10.061 108.9 6kHz 524mV -11.634 105.7 7kHz 456mV -12.841 -255.7 8kHz 400mV -13.979 102.2 9kHz 360mV -14.895 101.9 10kHz 324mV -15.810 100.7
北航自动控制原理实验报告(完整版)
自动控制原理实验报告 一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法 三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数： 由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 （1）当T=0.25时，误差==6.12%； （2）当T=0.5时，误差==1.32%； （3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3
系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3
参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)
参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。 2．学习使用低频信号发生器和频率计。 3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1．低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3．示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器
教你看懂音箱测频响曲线
教你看懂音箱测频响曲线
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前言： 声音信号是由不同频率的声波叠加而成的，因此人们在分析声音时就很难避开频率问题。发烧友们常说“有好曲线未必有好声”，但是更多的情况是“没有好曲线的产品声音肯定好不到哪里去”。那么曲线与最终的回放听感有什么联系呢？我们立刻进入正题，为大家揭示其中的奥秘。 声卡的频响曲线： 在声卡评测中，我们常用到回路测试法对声卡的输入输出回路进行音质测试，得出的曲线就是DAC到ADC的回路频响。 Frequency response（频率响应） [url=https://www.360docs.net/doc/1211919425.html,/images/html/viewpic_pconline.htm?http://img3.pconlin https://www.360docs.net/doc/1211919425.html,/pcon ... iy&subnamecode=home] [/url] General performance: Excellent Frequency range Response From 20 Hz to 20 kHz, dB -0.00, +0.01 From 40 Hz to 15 kHz, dB -0.00, +0.00 上图和上表就是频率响应曲线图和曲线品质，要知道什么是好曲线就应该知道理想的频响曲线是什么样的。理想的频率响应曲线应该是与输入信号完全一样的曲线，一般我们会用等响信号（各频段的声压相同）作为输入信号，因此理想的频响曲线就应该是尽可能平直平滑的曲线。
模拟电子技术实验指导书
《模拟电子技术》实验教学指导书课程编号：1038181007 湘潭大学 信息工程学院电工与电子技术实验中心 2007年11月30日
前言 一、实验总体目标 通过实验教学，使学生巩固和加深所学的理论知识，培养学生运用理论解决实际问题的能力。学生应掌握常用电子仪器的原理和使用方法，熟悉各种测量技术和测量方法，掌握典型的电子线路的装配、调试和基本参数的测试，逐渐学习排除实验故障，学会正确处理测量数据，分析测量结果，并在实验中培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作之风。 二、适用专业年级 电子信息工程、通信工程、自动化、建筑设施智能技术等专业二年级本科学生。 三、先修课程 《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》或《电路》。 网络化模拟电路实验台：36套（72组） 主要配置：数字存储示波器、DDS信号发生器、数字交流毫伏、模块化单元电路板等。 六、实验总体要求 本课程要求学生自己设计、组装各种典型的应用电路，并用常用电子仪器测试其性能指标，掌握电路调试方法，研究电路参数的作用与影响，解决实验中可能出现各种问题。 1、掌握基本实验仪器的使用，对一些主要的基本仪器如示波器、、信号发生器等应能较熟练地使用。 2、基本实验方法、实验技能的训练和培养，牢固掌握基本电路的调整和主要技术指标的测试方法，其中还要掌握电路的设计、组装等技术。 3、综合实验能力的训练和培养。 4、实验结果的处理方法和实验工作作风的培养。
七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议 本课程实验的重点是电路的正确连接、仪表的正确使用、数据测试和分析； 本课程实验的难点是电路的设计方法和综合测试与分析。 在教学方法上，本课程实验应提前预习，使学生能够利用原理指导实验，利用实验加深对电路原理的理解，掌握分析电路、测试电路的基本方法。
2016年《振动测试实验》综合练习题
2016年《振动测试实验》综合练习题 1、关于振动传感器，请回答以下问题： 1）振动传感器主要有哪些类型？哪种传感器目前使用最广泛？ 答：根据被测振动运动是位移、速度还是加速度，可以将振动传感器分为位移传感器、速度传感器和加速度传感器三类；从力学原理上，振动传感器又可以分为绝对式传感器和相对式传感器两类；从电学原理上，根据所采用的将力学量转变为电学量的传感器敏感元件的性质，振动传感器又可分为电感型、电动型、涡流型、压电型和电阻型等诸多类型。其中使用最广泛的传感器是绝对式压电加速度传感器。 2）加速度传感器安装方式有哪些？对于飞机空中振动环境测试，你认为哪几种安装方式较合适？ 答：加速度传感器安装方式有刚螺栓连接、胶合螺栓、石腊粘接、双面胶带和永久磁铁。对于飞机空中振动环境测试，胶合螺栓的安装方式较合适。 3）加速度传感器和力传感器的主要技术指标？ 答：加速度传感器和力传感器的主要技术指标有灵敏度、频率响应特性、动态范围、横向灵敏度和幅值线性度。 4）一般振动数据采集设备最大输入电压为10伏。测量一结构加速度响应，加速度最大值预估约为20g，现有加速度传感器甲（灵敏度：50mv/g）、乙（灵敏度：500mv/g）各一只，选用哪一个传感器？请说明理由。 答：选用加速度传感器乙。因为数据采集设备的最大输入电压为10伏，加速度传感器甲的最大测量加速度为200g，离预估的加速度太大，而加速度传感器乙的最大测量加速度为20g,与预估的加速度符合。 2、关于激振器，请回答以下问题： 1）常用的激振器安装方式有哪两种？两种安装方式的分别有何技术要求？ 答：常用的激振器安装方式有刚性支承和柔性悬挂两种。刚性支承安装要求垂直向、横向、纵向支承刚度足够大，即支承系统的最低阶固有频率要大于试验件最高阶固有频率。柔性悬挂安装要求垂直向、横向、纵向支承刚度足够小，即支承系统的最低阶固有频率要小于试验件最高阶固有频率。 2）用一台激振器做模态试验时，激振位置如何选择？
西安交大自动控制原理实验报告
自动控制原理实验报告 学院： 班级： 姓名： 学号：
西安交通大学实验报告 课程自动控制原理实验日期2014 年12月22 日专业班号交报告日期 2014 年 12月27日姓名学号 实验五直流电机转速控制系统设计 一、实验设备 1.硬件平台——NI ELVIS 2.软件工具——LabVIEW 二、实验任务 1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变 其运行速度； 2.通过光电开关测量马达转速； 3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自 动控制系统。 三、实验步骤 任务一：通过可变电源控制马达旋转 任务二：通过光电开关测量马达转速 任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID 的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。 PID参数：比例增益：0.0023 积分时间：0.010 微分时间：0.006 采样率和待读取采样：采样率：500kS/s 待读取采样：500 启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转速的虚拟下限设为200r/min。 改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。