利用计算机绘制连续时间系统频率响应的实验与方法

实验二：连续时间系统频率响应 在这个实验中，主要目标是加深对连续时间系统频率响应的理解，并掌握利用计算机工具来计算系统函数的幅频特性和相频特性。连续时间系统的频率响应是系统性能的关键指标，它揭示了系统对不同频率输入信号的响应特性。 实验的核心原理涉及系统函数H(s)的分析，其中H(s)可以通过其零点和极点在复数平面上的分布来描绘。零点表示系统增益在哪些频率下为0，极点则指示系统的衰减或振荡模式。计算方法如下： 1. **幅度计算**：计算所有零点模的乘积与极点模的乘积，然后取它们的商，得到幅频特性|H(jω)|的值。这一步涉及复数的模运算。 2. **相位计算**：求和所有零点的幅角，再减去极点的幅角，得到相频特性φ(jω)。这涉及到复数的幅角（或相位）运算。 3. **零极点图法**：通过在S平面上标定零点和极点的位置，根据它们与虚轴的相对位置和角度变化来直观地分析系统的滤波特性。例如，当零点在极点内部时，系统可能会呈现低通特性；反之，如果零点在极点外部，则可能表现出高通、带通或带阻特性。 4. **实验流程图**：虽然没有直接给出实验流程图，但通常会涉及数据输入（零点和极点的坐标）、计算处理（使用编程语言如C++中的函数如atannew进行角度计算），以及结果的可视化展示，可能包括绘制幅频和相频特性曲线。 5. **实验代码**：提供的代码片段展示了如何使用C++语言进行数据输入、处理和图形化显示。例如，通过scanf函数获取用户输入的零点和极点，atannew函数可能用于计算角度，然后调用图形库如BGI进行绘图，最后输出幅频和相频特性数据。 总结来说，这个实验重点在于理论结合实践，让学生通过实际操作理解连续时间系统频率响应的计算方法，并利用计算机辅助分析系统的动态行为，这对于理解控制系统的设计和优化具有重要意义。通过这个过程，学生能够提升信号处理和控制系统的分析技能。