自控实验报告四离散系统的稳定性分析Word文档下载推荐.docx
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二、实验设备
PC机一台,TD-ACC+(或TD-ACS)教学实验系统一套。
三、实验原理及内容
本实验采用“采样-保持器”LF398芯片,它具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。
其管脚连接图如5.1-1所示,采样周期T等于输入至LF398第8脚(PU)的脉冲信号周期,此脉冲由多谐振器(由MC1555和阻容元件构成)发生的方波经单稳电路(由MC14538和阻容元件构成)产生,改变多谐振荡器的周期,即改变采样周期。
图5.1-2是LF398采样-保持器功能的原理方块图。
1.信号的采样保持:
电路如图5.1-3所示。
连续信号x(t)经采样器采样后变为离散信号x*(t),香农(Shannon)采样定理指出,离散信号x*(t)可以完满地复原为连续信号条件为:
2.闭环采样控制系统
(1)原理方块图
图5.1-4所示闭环采样系统的开环脉冲传递函数为:
从式(5.1-4)知道,特征方程式的根与采样周期T有关,若特征根的模均小于1,则系统稳定,若有一个特征根的模大于1,则系统不稳定,因此系统的稳定性与采样周期T的大小有关。
四、实验步骤
1.准备:
将信号源单元的“ST”的插针和“+5V”插针用“短路块”短接。
2.信号的采样保持实验步骤
(1)按图5.1-3接线。
检查无误后开启设备电源。
(2)将正弦波单元的正弦信号(将频率调为2.5HZ)接至LF398的输入端“IN1”。
(3)调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波周期为20ms即采样周期T=20ms。
(4)用示波器同时观测LF398的OUT1输出和IN1输入,此时输出波形和输入波形一致。
(5)改变采样周期,直到200ms,观测输出波形。
此时输出波形仍为输入波形的采样波形,还未失真,但当T>
200ms时,没有输出波形,即系统采样失真,从而验证了香农定理。
3.闭环采样控制系统实验步骤
(1)按图5.1-5接线。
(2)取“S”端的方波信号周期T=20ms。
(3)阶跃信号的产生:
产生1V的阶跃信号。
(4)加阶跃信号至r(t),按动阶跃按钮,观察并记录系统的输出波形c(t),测量超调量Mp。
(5)调节信号源单元的“S”信号频率使周期为50ms即采样周期T=50ms。
系统加入阶跃信号,观察并记录系统输出波形,测量超调量Mp。
(6)调节采样周期使T=120ms,观察并记录系统输出波形。
五、实验结果
1、信号采样
jT=20ms
kT=200ms
2、闭环采样控制
jT=20ms
kT=50ms
lT=120ms
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