■装订线申A幻犬場实验名称米样系统的稳定性分析..自动化专业自动化姓名学号授课老师预定时间实验时间实验台号、目的要求1.掌握香农定理，了解信号的采样保持与采样周期的关系。2.掌握采样周期对采样系统的稳定性影响。二、原理简述本实验采用“采样-保持器”LF398芯片，它具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。其管脚连接图如图所示：采样周期T等于输入至LF398第8脚（PU）的脉冲信号周期，此脉冲由多谐振器（由MC1555和阻容元件构成）发生的方波经单稳电路（由MC1453®阻容元件构成）产生，改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。图2是LF398采样—保持器功能的原理方块图：/,Xh
TS三、仪器设备PC机一台，TD-ACC+或TD-ACS）教学实验系统一套。四、线路示图1.信号的采样保持：电路如图所示:PAGE\*MERGEFORMAT#■装订线连续信号x(t)经采样器采样后变为离散信号x*(t)，香农(Shannon)采样定理指出，离散信号x*(t)可以完满地复原为连续信号条件为：3s>23(max)(5.1-1)式中3S为采样角频率，且叫=罕，(T为采样周期)，3max为连续信号x(t)的幅频谱|x(j3)|的上限频率。式(5.1-1)也可
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示为：T<3max若连续信号x(t)是角频率为3S=22.5的正弦波，它经采样后变为x*(t),则x*(t)经保持器能复原为连续信号的条件是采样周期：T<工,［正弦波3max=3S=5S］，所以2.(1)1=-=200ms5闭环采样控制系统原理方块图模拟电路图上图所示闭环采样系统的开环脉冲传递函数为:■装订线闭环脉冲传递函数为：12.5[(27一1+^?心忙+(1—日可一二丁严)]-IT戏(打-J十(25丁一1*5-11*晁—11•轻7丁-25Ie~'^)(5.1-3)闭环采样系统的特征方程式为：二'+(2§r—13・5十11严二+(1工？一—二§兀-'丁)二0从式(5.1-4)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(5.1-4)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。五、内容步骤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5.1-3接线。检查无误后开启设备电源。闭环米样控制系统实验步骤按图5.1-5接线。检查无误后开启设备电源。取“S”端的方波信号周期T=20ms。阶跃信号的产生：产生1V的阶跃信号。加阶跃信号至r(t)，按动阶跃按钮，观察并
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系统的输出波形c(t)，测量超调量Mp调节信号源单元的“S'信号频率使周期为50ms即采样周期T=50ms系统加入阶跃信号,信信茅号采样保持实验将正弦波单元的正弦信号(将频率调为2.5HZ)接至LF398的输入端“IN1”调节信号源单元的信号频率使“S”端的方波周期为20ms即采样周期T=20ms。用示波器同时观测LF398的0UT1输出和IN1输入，此时输出波形和输入波形一致。改变采样周期，直到200ms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>200ms时，没有输出波形，即系统采样失真，从而验证了香农定理。3.(1)⑵⑶⑷⑸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=120ms，观察并记录系统输出波形。六、数据处理T=20ms■装订’-/\:/J-LJ…丄1f一…一Vf\f1/\…J'1.,1■0r・》,：11r1■■：T■'■r■■IIr\TJ・™■•・"■■□1TE■KEJ-■'■〔人bH■、”r广…Jr■■L\\jrV1/卩\iI\i、'/\/\\1,rr7UmT=200msT'-T：-亦E51.T'-T2-2-.：?Kz/'-VZ-f17En.i/1A-2-E17e-r,,2.闭环采样控制系统实验T=20msT=50msV1-V2-1EE?■,11-1■_■■11-■■_1,,AX11■11■1111'■1rV'QJ-11_111111L■->4—J->->1fr4.-—r-7-J-■[—L-r->4At.L».■T—J-A-*■A4亠亠4—-4->u«7—k-.■11・''11-■1-11_11111111~11■11111t112*g皿・I1■1B!1IL1-1,11ih\/1/\厂\#4、亠-1■■L■1I1//p—\f■.■、_J-■J--*-h■—.1I■1・11■1S1_11■■-■_11■1_■I■i1■装订’CH1.T=120ms-g詡VV1-V2=30f9---"I-12二2史.3ns■仁=；■；7dz七、分析讨论闭环采样控制系统实验的参考波形■装订线采样同期T响阪曲疾2050衰减抿荡1h5070衰5」1kr\—一/0tJ2O//VWt心得体味:通过本次实验我对信号的采样有了更加深入的了解,知道了要想采样信号完全复现出采样前的连续信号,采样角频率有一定的要求，即香农采样定理。叽>2叫一般工程实践中总是取。采样定理只是给出了采样周期选择的基本原理，并没有给出选择的基本方法。在实验中可以看出，采样周期T选取的越小，即采样角频率选取的越高，对控制过程获取的信息就越多，控制效果就会越好。但是从实际中出发，T选取的过小，将增加不必要的计算负担，造成实现较复杂的控制规律的困难，则采样周期T的选取很大程度上取决于系统的性能指标。在做实验的过程中，分析实验现象时运用书上的理论的时候还是有些生疏，反映出我在理论上的不足，所以在以后我应该多多的看些理论方面的书。
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