汕 头 大 学 实 验 报 告
频率特性的测试
一、 实验目的
用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性
二、 实验仪器
TKKL-1控制理论实验箱1台、TDS1001B 数字存储示波器1台、万用表1只
三、实验原理
对于稳定的定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSin ωt ，它的稳
态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω的变化而变化。

即输出信号为Y （t ）＝Ym Sin(ωt+ϕ)= Xm|G(j ω)|Sin(ωt+ϕ),其中|G(j ω)|=
Xm
Ym
, ϕ (ω)＝argG(j ω) 所以，只要改变输入信号x(t)的频率ω，就可测得输出信号与输入信号的幅值比 |G(j w)|和它们的相位ϕ(ω)＝argG(j ω)。

不断改变x(t)的频率，就可测得被测环节的幅 频特性|G(j ω)|和相频特性ϕ(ω)。

本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系，实现对幅 频特性及相频特性进行测量。

四、实验内容及步骤
1、本实验准备测量二阶系统的闭环频率特性（二阶系统可K=200/51,T1=0.02,T2=0.051,
也可根据需要自己选择）。

2、画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。

3、计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值，确定要测量的关键点的频率及要测
量的频率范围，设计好实验记录表格。

4、完成实验并记录相关实验数据，验证数据的合理性。

5、二阶系统的输入信号可采用实验箱上的正弦波信号发生器的输出信号，信号的幅值及频率可以通过电位器进行调节，信号的频率可以采用实验箱上的频率计进行测量。

五、实验图和数据
1、理论计算结果
理论值可由MATLAB 求得，MATLAB 文本为
clear
n=3844.68;d=[1 50 3844.68]; w=logspace(-1,3,100); [G,P,w]=bode(n,d,w); [Mr,k]=max(G);
Mr=20*log10(Mr),Wr=w(k) %求谐振峰值和谐振频率 n=1;while 20*log10(G(n))>=-3;n=n+1;end Wb=w(n) %求截止频率
其运行结果为Mr=2.6397，Wr=50.9414，Wb=89.0215。

则理论值为频带宽度1
89.0215b s ω-=，
谐振频率1
50.9414r s ω-=及谐振峰值 2.6397
20
10
1.3551r M ==。

3、数据分析：
峰值：1.42/1.3551-1=4.8% 频率：63.23/50.94-1=24%
不用分析频带宽都可知道数据相差过大，实验读书误差或者仪器误差等多种原因。

比如8.11中的ω有t 和f 决定，t 读书稍有误差就会使得频率偏差很大。

六、思考题
所设计的二阶系统为什么会谐振？你是如何用实验确定谐振频率和谐振峰值的？
答： 00.401ξ≤=<，所以会谐振。

改变输入频率，并观察示波器上的波形来确定谐振频率和谐振峰值。

七、实验心得
通过实验对频率特性的理论知识有了更进一步的了解，同时增加了我们的实践能力，很好的培养了我们如何理论应用于实际的能力。