實驗七 采樣控制系統(tǒng)混合仿真.doc

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1、實驗七采樣控制系統(tǒng)混合仿真一、實驗目的1.熟悉用LF398組成的采樣控制系統(tǒng)；2.通過本實驗進一步理解香農(nóng)定理和零階保持器ZOH的原理及其實現(xiàn)方法；3.觀察系統(tǒng)在階躍作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。研究開環(huán)增益K和采樣周期T的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；二、實驗設備同實驗一三、實驗內(nèi)容1.利用實驗平臺設計一個對象為二階環(huán)節(jié)的模擬電路，并與采樣電路組成一個數(shù)-?；旌舷到y(tǒng)。2.分別改變系統(tǒng)的開環(huán)增益K和采樣周期TS，研究它們對系統(tǒng)動態(tài)性能及穩(wěn)態(tài)精度的影響。四、實驗原理1.采樣定理圖7-1為信號的采樣與恢復的方框圖，圖中X(t)是t的連續(xù)信號，經(jīng)采樣開關采樣后，變?yōu)殡x散信號。圖7-1連

2、續(xù)信號的采樣與恢復香農(nóng)采樣定理證明要使被采樣后的離散信號X*(t)能不失真地恢復原有的連續(xù)信號X(t)，其充分條件為：(7-1)式中為采樣的角頻率，為連續(xù)信號的最高角頻率。由于，因而式(7-1)可寫為(7-2)T為采樣周期。采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其特征方程的根均位于Z平面上以坐標原點為圓心的單位圓內(nèi)，且這種系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能均只與采樣周期T有關。2.采樣控制系統(tǒng)性能的研究圖7-2為二階采樣控制系統(tǒng)的方塊圖。圖7-2二階采樣控制系統(tǒng)方塊圖由圖7-所示系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：3閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：根據(jù)上式可判別該采樣控制系統(tǒng)否穩(wěn)定，并可用迭代法求出該系統(tǒng)的階躍

3、輸出響應。五、實驗步驟采樣控制系統(tǒng)混合仿真虛擬實驗平臺如圖7-3所示。7-3采樣控制系統(tǒng)混合仿真虛擬實驗平臺根據(jù)圖7-2二階采樣控制系統(tǒng)方塊圖，設計并組建該系統(tǒng)的混合仿真電路，如圖7-4所示。7-4采樣控制二階系統(tǒng)模擬電路圖圖7-4積分單元中取C=1uF，R=100K(k=10)時，在r輸入端輸入一個單位階躍信號或者單位脈沖信號，在下面幾種情況下用上位機軟件觀測并記錄c(t)的輸出響應曲線，然后分析其性能指標。2.1當采樣周期為0.005S(200Hz)時；2.2當采樣周期為0.05S(20Hz)時；32.3當采樣周期為0.2S(5Hz)時；2.4將圖7-4中電容

4、與電阻更換為C=1uF，R=51K(k=1)時，重復步驟2.1、2.2、2.3。注：實驗中的采樣周期最好小于0.25S(大于4Hz)。六、實驗報告要求1.按圖7-2所示的方框圖畫出相應的模擬電路圖；2.研究采樣周期T的變化對系統(tǒng)性能的響應。七、實驗思考題1.連續(xù)二階線性定常系統(tǒng)，不論開環(huán)增益K多大，閉環(huán)系統(tǒng)均是穩(wěn)定的，而為什么離散后的二階系統(tǒng)在K大到某一值或采樣時間TS很小時會產(chǎn)生不穩(wěn)定？2.試分析采樣周期T的變化對系統(tǒng)性能的影響？3