1uF200Kr(t) 200K3???êaè?200K￡-INPUQ2A21453810K￡-C(t)a3ê?2àà???S1555100K￡-510K100K￡-2uF-C(t)￡a3ê?10K 图6－5 闭环采样系统电路
图6－4 所示闭环采样系统的开环脉冲传递函数为：
Z[25(1?e2?Ts)S(0.5S?1)]?25(1?z?1)Z[1S(0.5S?1)?2T2]
?12.5[(2T?1?e)z?(1?e?2T?2T?2Te?2T)](z?1)(z?e) (6－2)
闭环脉冲传递函数为：
C(z)R(z)?12.5[(2T?1?ez?(25T?13.5?11.5e2?2T?2T)z?(1?e?2T?2Te?2T)]?2T)z?(12.5?11.5e?2T?25Te) (6－3)
闭环采样系统的特征方程式为：
z?(25T?13.5?11.5e2?2T)z?(12.5?11.5e?2T?25Te?2T = 0 (6－4)
从式 (6－4) 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6－3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25HZ）接至LF398的输入端“IN”。
③ 调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波信号周期为3ms即采样周期T = 3ms。 ④ 用示波器同时观测LF398的输出波形和输入波形。此时输出波形和输入波形一致。
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⑤ 改变采样周期，直到20ms，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 > 20ms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6－5接线。检查无误后开启设备电源。 ② 取“S”端的方波信号周期T = 3ms。 ③ 阶跃信号的产生：详见实验1。 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30ms即采样周期T = 30ms。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 = 150ms，观察并记录系统输出波形。
五、 实验结果：表6－1给出了闭环采样控制系统实验的参考波形。
表6－1
é?2??ü?ùT(ms)Mp(%)ts(s)ì ó?￥ ?ò ??C(t)340¤?????μ′10C(t)3060¤?????μ′1t0C(t)150è2μ???μ′0tt
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实验七 采样控制系统的校正
一、 实验目的
1．了解采样控制系统的校正方法
二、 实验设备
PC机一台，TD－ACC教学实验设备一台。
三、 实验原理及内容
根据性能指标设计串联校正装置，验证校正后的系统是否满足期望性能指标。 1. 校正前闭环采样系统设计 设待校正的采样系统方块图为：
R(S)+_-TS1￡-eST30S(0.1S+1)C(S)T = 0.1s 图7－1 校正前采样系统
采样系统对应的的模拟电路图如下：
图7－2 校正前系统的模拟电路
2. 系统期望的性能指标
(1) 静态误差系数：Kv??lim(Z?1)GH(Z)≥ 3
z?1(2) 超调量： Mp ≤ 20%
校正前系统的静态误差系数满足期望值，但是该系统不稳定。
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3. 串联校正装置设计（设计步骤略） 采用断续校正网络：
GC(S)?0.676S?15S?1
校正网络采用有源校正装置，如图7－3所示。
R1R2R0￡-CR0=R2=432K￡oR1=68K￡oC=10uF 图7－3 校正装置
校正装置的传递函数为： GC(S)?R2R1CS?1R0(R1?R2)CS?1 =
0.68S?15S?1
图7－4是校正后采样系统的方块图。图7－5是校正后采样系统的模拟电路。
R(S)+_-TS1￡-eST0.676S+15S+1T1￡-e-TSS30S(0.1S+1)C(S)T = 0.1s 1uF图7－4 校正后采样系统
68K1uF200Kr(t) 200K3???êaè?200KQ2A214538S1555_LF398IN1PU1432K432K_OUT1LF398IN2PU210KOUT210K10K100K_333K1uF_C(t)a3ê?àà2???图7－5 校正后系统的模拟电路
四、 实验步骤
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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．阶跃信号的产生：详见实验1。 3．观测未校正系统的阶跃响应
(1) 按图7－2接线。检查无误后开启设备电源。 (2) 将阶跃信号加至信号输入端r(t)，按动阶跃按钮，用示波器测量对象输出端的波形，可以看出，原采样系统出现等幅振荡，系统不稳定。
U0t 图7－6
4．观测校正后系统的阶跃响应，测量超调量MP (1) 按图7－5接线。检查无误后开启设备电源。
(2) 将阶跃信号加至信号输入端r(t)，按动按钮，用示波器测量对象输出端的波形，可以看出，当加入校正网络后，采样系统的阶跃响应变为衰减振荡，通过时域测量窗口，可测得其MP=10% 满足期望值，而且系统能进入稳态。
U110%UiUo0图7－6
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