自控實驗報告四離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗四 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析一、實驗?zāi)康?1掌握香農(nóng)定理，了解信號的采樣保持與采樣周期的關(guān)系。 2掌握采樣周期對采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響。二、實驗設(shè)備 PC 機一臺，TD-ACC+(或 TD-ACS)教學(xué)實驗系統(tǒng)一套。三、實驗原理及內(nèi)容本實驗采用“采樣保持器”LF398 芯片，它具有將連續(xù)信號離散后以零階保持器輸出 信號的功能。其管腳連接圖如 5.1-1 所示，采樣周期 T 等于輸入至 LF398 第 8 腳 (PU) 的脈 沖信號周期，此脈沖由多諧振器 (由 MC1555 和阻容元件構(gòu)成) 發(fā)生的方波經(jīng)單穩(wěn)電路 (由 MC14538 和阻容元件構(gòu)成) 產(chǎn)生，改變多諧振蕩

2、器的周期，即改變采樣周期。圖 5.1-2 是 LF398 采樣保持器功能的原理方塊圖。1 信號的采樣保持：電路如圖 5.1-3 所示。連續(xù)信號 x(t) 經(jīng)采樣器采樣后變?yōu)殡x散信號 x*(t)，香農(nóng) (Shannon) 采樣定理指出，離散信號 x*(t)可以完滿地復(fù)原為連續(xù)信號條件為：2閉環(huán)采樣控制系統(tǒng) (1) 原理方塊圖圖 5.1-4 所示閉環(huán)采樣系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：從式 (5.1-4) 知道，特征方程式的根與采樣周期T有關(guān)，若特征根的模均小于 1，則系統(tǒng)穩(wěn)定，若有一個特征根的模大于1，則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性與采樣周期 T的大小有關(guān)。四、實驗步驟1準(zhǔn)備：將信號源單元的“ST”的

3、插針和“5V”插針用“短路塊”短接。2信號的采樣保持實驗步驟 (1) 按圖 5.1-3 接線。檢查無誤后開啟設(shè)備電源。 (2) 將正弦波單元的正弦信號 (將頻率調(diào)為 2.5HZ) 接至 LF398 的輸入端“IN1”。 (3) 調(diào)節(jié)信號源單元的信號頻率使“S”端的方波周期為 20ms 即采樣周期 T = 20ms。 (4) 用示波器同時觀測 LF398 的 OUT1 輸出和IN1 輸入，此時輸出波形和輸入波形一致。 (5) 改變采樣周期，直到 200ms，觀測輸出波形。此時輸出波形仍為輸入波形的采樣波 形，還未失真，但當(dāng) T > 200ms 時，沒有輸出波形，即系統(tǒng)采樣失真，從而驗證了香農(nóng)定理。 3閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)實驗步驟 (1) 按圖 5.1-5 接線。檢查無誤后開啟設(shè)備電源。 (2) 取“S”端的方波信號周期 T = 20ms。 (3) 階躍信號的產(chǎn)生：產(chǎn)生 1V 的階躍信號。 (4) 加階躍信號至 r (t)，按動階躍按鈕，觀察并記錄系統(tǒng)的輸出波形 c (t)，測量超調(diào)量 Mp。 (5) 調(diào)節(jié)信號源單元的“S”信號頻率使周期為 50ms 即采樣周期 T = 50ms。系統(tǒng)加入階 躍信號，觀察并記錄系統(tǒng)輸出波形，測量超調(diào)量 Mp。 (6) 調(diào)節(jié)采樣周期使 T = 120ms，觀察并記錄系統(tǒng)輸出波形。五、實驗結(jié)果