系统建模(动态实验).ppt

系统建模与信号处理 参考书目 黄俊钦，静、动态数学模型的实用建模方法，机械工业出版社，1988 黄俊钦，测试系统动力学，国防工业出版社，1996 徐科军，传感器动态特性的实用研究方法，中国科学技术大学出版社，1999 徐科军，陈荣保，张崇巍，自动检测中的共性技术，清华大学出版社，2000 建模的意义 分析静态和动态特性,计算性能指标 设计控制环节和测量环节的依据 系统的概念是相对的 模型分类 静态模型 动态模型 线性模型 非线性模型 静态建模 解析建模方法 数值建模方法 计算机模拟方法 动态建模方法 机理建模方法 实验建模方法：系统辨识方法 沃尔什变换方法 时间序列方法 神经元网络方法 机理建模方法 根据传感器的工作原理和结构特点，将其等效为一阶或二阶系统，列出其微分方程或偏微分方程，然后用解析方法推导出动态响应的表达式；或者用数值方法求解，得到动态响应过程的数值。 动态实验 脉冲响应法 阶跃响应法 频率响应法 随机响应法 脉冲响应法 采用冲击锤对腕力传感器施加脉冲力，同时记录锤头压电传感器和腕力传感器输出信号。 所需设备少，方法简单；但是，冲击锤的落点和角度，力的大小均较难控制，而且无法进行力矩标定。 阶跃响应法动态标定实验 腕力传感器动态标定实验 腕力传感器动态标定实验 标定示意图(图中，1、2为绳子) 标定过程 首先，调整一级放大器的零点。 第二步，测量静态输出电压。对腕力传感器进行加载，测量腕力传感器8路静态输出电压和实时数据采集与动态补偿系统的6路静态输出电压。 第三步，测量和记录腕力传感器的动态激励和响应信号。对腕力传感器的每一个方向都要进行三次以上的测量和记录。实验结果表明，腕力传感器各个转换通道的阶跃响应，需要20ms至100ms的时间才能达到稳态(10?误差)，无法满足应用要求，必须进行动态补偿。 实验数据 中国航空工业空气动力研究院 拥有雄厚的技术实力，集高、低速空气动力风洞实验、飞行器先进气动布局和气动力基础预先研究于一体。 拥有五座高、低速 风洞可进行常规测 力、测压试验、先 进的流场显示与测 量试验等。 风洞天平静态校准设备 风洞天平动态实验 Fy通道——升力 空燃比闭环控制框图 热膜式空气质量流量传感器工作原理 传感器传感器静态标定实验 传感器传感器动态标定实验 HFM传感器实验现场 动态实验现场 废气氧(Exhaust Gas Oxygen,EGO) 传感器 宽带型废气氧(UEGO)传感器 废气氧(Exhaust Gas Oxygen,EGO) 传感器 宽带型废气氧(UEGO)传感器 宽带型废气氧(UEGO)传感器 UEGO传感器动态实验  盒式天平实验结果 Mx通道——滚转力矩（6.076N·M） 调节时间71.05ms，超调量74.10%。 盒式天平实验结果 Fx通道——阻力（68.6N） 调节时间846.32ms，超调量67.38%。 盒式天平实验结果 Fz通道——偏航力（-98N） 调节时间937.80ms，超调量60.22%。 盒式天平实验结果 My通道——偏航力矩（13.916N·M） 调节时间101.01ms，超调量191.30%。 实验结果讨论 1.应变天平的动态响应曲线的上升时间都在其固有频率半周期内，且第一个峰值基本上都是最大峰值，符合阶跃响应自由振荡的一般特性。我们所采取的实验方案是有效的。 2.杆式及盒式天平的动态阶跃响应输出超调量很大(100%左右)，调节时间均很长(百毫秒至几秒)。 实验结果讨论 3.从杆式天平实验数据功率谱可知，其Fy、Fz、Mz 三个方向响应曲线频率分量较多。这主要是因为其加载时所用辅助定位器件较多导致。 4.从盒式天平实验数据的功率谱发现，除My方向单元加载情况下，其它单元加载时的动态响应数据中5、6、7、8这四个通道的低频分量都较为明显，从而导致Fx和Fz的低频分量很明显。 1 空气质量流量传感器 2 发动机3 氧传感器 4 三元催化器5 喷油器 6 电控单元 1 控制电路 2 通往进气口 3 热膜 4 金属网 三元催化转化器 废气氧传感器 发动机电控单元 开关特性 UEGO传感器输出特性 可以在很宽的范围内准确测量 UEG