基于Matlab的电容传感器动态特性分析.pdf

　2008年 12 月 重庆文理学院学报 (自然科学版 ) D ec, 2008　 第 27 卷 　第 6期 Jou rnal of Chongqing Un iversity of A rts and Sciences (N atu ral Science Edition) Vol27　No6 基于 M atlab 的电容传感器动态特性分析 张 　东 ,曹胜亮 (重庆文理学院　电子电气工程学院 , 重庆 　永川 　402 160) [摘 　要 ]运用 M atlab语言建立电容传感器的数学模型 ,利用 SMI UL IN K 的模块库和 S函数对 电容传感器的动态特性进行动态仿真 ,并用试验数据曲线验证模型的正确性 ;为研究传感器的 动态特性和故障诊断研究建立了一种灵活的仿真平台 ,通过演算 ,得出影响动态特性的具体因 素 ,从而提出改善影响动态特性的方法. [关键词 ]电容传感器 ;动态特性 ;仿真 ;M atlab [中图分类号 ] TN 609　[文献标识码 ]A 　[文章编号 ] 1673 - 80 12 (2008) 06 - 0054 - 04 　　传感器是测控系统中最重要的部件. 要准确 样. 如采样频率过高 ,可能碰到数值计算出现病 掌握被测对象的运动规律 ,首先应看传感器的参 态问题 ,影响辨识精度. 数、动态特性是否符合测试要求 ,如不符合或有偏 2) 模型结构参数辨识 差则必须进行调整或改善. 要判定传感器是否符 它包括模型类和模型结构参数的确定两部分. 合测试要求 ,就必须对传感器的动态特性进行分 模型类的确定主要根据经验对实际对象的 析研究. 传感器动态特性是传感器的输出值能够 特性进行一定程度上的假设 ,如对象的模型是线 真实地再现变化着的输入量能力的反映. 研究传 性的还是非线性的 ,是参数模型还是非参数模型 感器动态特性的一种有效方法是对传感器进行动 等. 在确定了模型类之后 ,可根据对象的输入输 态特性的校准 ,根据实验结果进行数据处理 ,建立 出数据 ,按照一定的辨识算法确定模型结构参 全面描述传感器动态特性的动态数学模型. 这种 数 ,对差分方程形式的模型结构类 ,就是要辨识 通过对观测的输入输出数据进行处理 ,提取被研 阶次和纯时延. 究对象的数学模型的过程就是系统辨识过程. 真 函数 struc:生成多个 ARX 模型结构参数以 正地把系统辨识的方法运用于实践 ,往往需要进 进行比较. 行大量的数学计算. 通常这些运算都无法单纯用 函数 arxstruc:计算多个 ARX 模型结构的损 手工精确、快捷地实现 ,需要借助相应的程序 ,采 失函数 ,即归一化的输出预测误差平方和. 用 M atlab 软件则能给使用者带来极大的方便 [ 1 ] . 函数 selstruc:在损失函数的基础上用一定 1　MA TLAB 系统辨识工具箱的主要函数 的选择标准进行模型结构的选择. 文献 [ 2 ]对 MA TLAB 系统辨识工具箱的主 函数 arx:基于最小二乘方法估计的 ARX 模 要函数作了介绍. 型参数辨识. 要求噪声是 白色噪声 ,否则不能保 1) 数据预处理 证模型参数估计值的无偏性和一致收敛性. 其 目的是为了提高辨识的精度. 函数 iv4:采用近似最优 4 段辅助变量法的 函数 dtrend:消除观测数据中的趋势