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文本内容:
机电系统__分析与处理实验指导书封士彩编徐州师范大学机电工程学院目录实验一__的产生、时域变换、卷积计算及谱分析实验……………2实验二无源和有源滤波器特性实验……………………………………6实验三__TLAB环境下__分析与处理仿真实验…………………10实验一__的产生、时域变换、卷积计算及谱分析实验
一、实验目的1.掌握各种常用的__,理解其数学表达式和波形表示2.掌握在计算机中生成及绘制各种__波形的方法
3.掌握__的相加、相乘、移位、反褶等基本运算及计算机实现与作用
4.掌握线性卷积软件实现的方法
5.掌握__频谱分析的方法
6.掌握计算机的使用方法和常用系统软件及应用软件的使用
7.通过编程,上机调试程序,进一步增强使用计算机解决问题的能力
二、实验设备和工具1.微型计算机、__tlab
6.5教学版、TC编程环境2.智能__采集分析系统
三、实验内容主要内容为利用__TLAB产生__波形、进行__的时域变换和卷积的计算采用FFT计算__的频谱,分析连续__在截断和离散过程对__频谱的影响
四、实验原理1.__的基本概念__在数学上可用来表示,有周期__和非周期__、确定性__和非确定性__之分,可通过__发生器产生或通过__TLAB编程产生2.常用__常用__有单位脉冲__(单位抽样)、单位阶跃__、矩形__、实指数序列、复指数__、正弦型__等3.__的基本运算__的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等4.__的卷积运算5.__的频谱分析:通过FFT计算__的频谱
五、实验步骤利用__TLAB或C语言编程或通过__发生器产生和绘制下列__
(1)单位脉冲__
(2)单位阶跃__
(3)矩形__
(4)正弦型__
(5)任意__3.__的运算利用__TLAB或C语言编程完成上述__的移位、反褶、和、积、标乘、累加等运算,并绘制运算后序列的波形4.卷积运算利用__TLAB或C语言编制一个计算两个__卷积的通用程序,计算上述任意__进行卷积,并绘制卷积后__的波形5.频谱分析利用智能__采集分析系统软件分析上述__的频谱6.上机调试并打印或记录实验结果__的产生、时域变换、卷积计算及谱分析实验报告班级 ____________姓名学号____________同组实验人姓名实验日期
一、实验记录
二、实验分析
三、思考题1.如何产生方波__和锯齿波__?2.__频谱分析有何意义?成绩评定_____________指导教师___________实验二无源和有源滤波器特性实验
一、实验目的1.了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性;2.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性;3.掌握扫频仪的使用方法(TKSS-C型)
二、实验设备和工具1.__发生器;2.滤波器;智能__采集分析系统;3.毫伏表、导线
三、实验内容主要内容为无源和有源滤波器的滤波特性实验要求通过实验学生能了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性,掌握扫频仪的使用方(TKSS-C型)
四、实验原理低通、高通、带通滤波器测试系统原理如图1,测试接线图如图2,__发生器的输出接到滤波器的输入端,用毫伏表分别测量滤波器的输入和输出电压,确定输出电压和输入电压的比值与输入__频率的函数关系,即为滤波器的频率特性,从频率特性曲线上可以确定滤波器的各个参数a)低通滤波器b)高通滤波器c)带通滤波器图1测试系统原理图图2测试系统接线图
五、实验步骤
1.选取低通、高通、带通滤波器的截止频率
2.将毫伏表量程选择开关打在1V档
3.将__发生器的频率调到20Hz,输出电压调到0V,__发生器的输出端接到低通滤波器的输入端,低通滤波器的输出端接到毫伏表上
4.将滤波器拨到直通方式,调节__发生器的输出电压,用毫伏表测滤波器的输入电压,使毫伏表的读数为1V左右
5.将滤波器拨到滤波方式,用毫伏表测滤波器的输出电压,将数据填入表5-
46.不改变__发生器的输出电压,逐级改变__发生器的频率,将滤波器分别拨到直通方式和滤波方式,在毫伏表上逐次读取各频率下滤波器的输入和输出电压将数据填入表格
17.将__发生器的频率调回20HZ,输出电压调到0V选择高通滤波器__发生器的输出端接到高通滤波器的输入端,高通滤波器的输出端接到毫伏表上
8.重复步骤
4、
5、6将数据填入表
29.将__发生器的频率调回20HZ,输出电压调到0V将低通滤波器输出接到高通滤波器输入上,__发生器的输出端接到低通滤波器的输入端,高滤波器的输出端接到毫伏表上,接成带通滤波器
10.重复步骤
4、
5、6将数据填入表3表1低通滤波器理论截止频率输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比205003060040700608008010001002000200300030060004008000表2高通滤波器理论截止频率输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比205003060040700608008010001002000200300030060004008000表3带通滤波器理论上、下截止频率输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比输入频率/Hz输入幅值/V输出幅值/V输出、输入幅值比205003060040700608008010001002000200300030060004008000无源和有源滤波器特性实验报告班级 ____________姓名学号____________同组实验人姓名实验日期
一、实验记录
二、实验分析
三、思考题1.滤波的目的是什么?2.低通、高通、带通滤波器分别能应用于什么场合?成绩评定_____________指导教师___________实验三__TLAB环境下__分析与处理仿真实验
一、实验目的1.熟悉__TLAB主界面,并学会简单的菜单操作;2.学会简单的矩阵输入与__输入;3.掌握__TLAB部分绘图函数;4.掌握__运算、LTI系统的零状态响应特性仿真方法;5.掌握连续周期与非周期__频谱;离散周期与非周期__频谱仿真方法;6.掌握差分方程求解的仿真方法;7.掌握__采样与恢复的仿真方法
二、实验设备和工具动态电阻应变仪、静态电阻应变仪、虚拟__分析仪、智能__采集分析系统、电子计算机(装__TLAB软件)等
三、实验内容主要内容为__运算仿真实验;LTI系统的零状态响应特性仿真实验;连续周期与非周期__频谱仿真实验;离散周期与非周期__频谱仿真实验;差分方程的解仿真实验;__采样与恢复仿真实验要求学生能熟练掌握__TLAB语言的编程方法,通过实验,能掌握__的运算、频谱分析的内涵
四、实验原理1.__TLAB是以复杂矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言它提供了各种矩阵的运算与操作,并有较强的绘图功能__TLAB语言最基本的赋值语句结构为变量名列表=表达表达式由操作符或其它字符,函数和变量名组成,表达式的结果为一个矩阵,显示在屏幕上,同时输送到一个变量中并存放于工作空间中以备调用2.__TLAB提供了多种求取并绘制频率响应曲线的函数,如Bode图绘制函数bode,Nyquist曲线绘制函数nyquist,以及Nichols曲线绘制函数nichols等,其中bode函数的调用格式为[mp]=bodenumdenw;或[mp]=bodeABCDiuw;这里num,den和A,B,C,D分别为系统的传递函数或状态方程的参数,而w为频率点构成的向量,该向量最好由logspa__函数来构成iu为一个数值,反映要求取的输入__标号,当然对单输入系统来说,iu=1bode函数本身可以通过输入元素的个数自动地识别给出的是传递函数模型还是状态方程模型,从而可以正确地求出Bode响应的幅值向量m与相位向量p,有了这些数据之后就可以由下面的__TLAB命令subplot211;semilogxw20log10msubplot212;semilogwp在同一个窗口上同时绘制出系统的Bode响应曲线了,其中前面一条命令对得出的m向量求分贝(db)值如果用户只想绘出系统的Bode图,而对获得幅值和相位的具体数值并不感性趣,则可以由如下更简洁的格式调用bode函数bodeABCDiuw或bodenumdenw或更简洁地bodeABCDiu或bodenumden这时该函数会自动地根据模型的变化情况选择一个比较合适的频率范围Nyquist响应与Nichols特性的操作与Bode图类似__TLAB还提供了更直接地求取频率响应数据的函数freqresp,其调用格式为[xy]=freqrespnumdensqrt-1w;或[xy]=freqrespABCDiusqrt-1w;在分析系统性能时经常涉及到系统的幅度与相位裕度的问题,可使用__rgin函数,调用格式为[GmPmWcgWcp]=__rginABCD或[GmPmWcgWcp]=__rginnumden或[GmPmWcgWcp]=__rgin__GPHASEw可以看出,该函数可求取系统的幅值裕度Gm和相位裕度Pm,并求出幅值裕度和相位裕度处的频率值Wcg和Wcp离散系统频率分析调用的函数只需在原连续函数的基础上加一个“d”即可,如Bode图可以由dbode函数来求出dbode函数的调用格式为[__gphase]=dbodeFGCDTsiuw或[__gphase]=dbodenumdenw其中FGCD为系统的离散时间状态方程的参数,Ts为采样周期,iu为输入序号,w仍为频率向量在后一种调用格式中,num和den分别为离散时间系统传递函数模型的分子和分母多项式系数构成的向量带有时间延迟的连续控制系统传递函数模型可以写成式中T为延迟时间常数纯时间延迟环节可以由有理函数来近似,__TLAB中提供了pade函数来计算(法国数学家提出的一种著名的有理近似方法)近似的函数,它的调用格式为[numden]=padeTn或[ABCD]=padeTn其中T为延迟时间常数,n为要求拟合的阶数__TLAB还提供了连续时间系统在阶跃输入激励下的函数step,脉冲激励下的函数impulse及任意输入下的函数lsim等,其中阶跃响应函数的调用格式为[yx]=stepnumdent或[yx]=stepABCDiut其中t为选定的时间向量离散时间系统的函数只需在连续时间函数前加“d”即可,且t由n代替,表示需要的采样个数3.__TLAB菜单中通过编写程序可对__进行差分方程的求解及对__进行采样和恢复
五、实验步骤
1.打开计算机进入__TLAB主界面,操作__TLAB的主要命令及绘图函数,并进行__的运算;
2.通过__TLAB菜单进行LTI系统的零状态响应特性仿真实验,分析其原理和性能
3.通过__TLAB菜单对连续周期与非周期__频谱,离散周期与非周期__进行频谱分析仿真,绘制不同__的频谱图
4.通过__TLAB菜单对__的差分方程求解进行仿真,理解差分方程的意义
5.通过__TLAB菜单对__采样与恢复进行仿真,比较连续__和离散__的含义,并分析采样定理的内含__TLAB环境下__分析与处理仿真实验报告班级 ____________姓名学号____________同组实验人姓名实验日期
一、实验记录
二、实验分析
三、思考题1.考虑一个线性系统模型试绘制出系统在
0.1到10之间的频率范围上的图和图2.假定系统的开环传递函数模型为试求出该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线成绩评定_____________指导教师___________PAGE1。