第二章测试系统的基本特性.pptVIP

一阶装置 通过幅频特性 或相频特性 直接确定其动态特性参数τ 。 对于欠阻尼系统（ζ1） 令 有 阻尼比ζ为 有时也可用下式求ζ： 二阶装置，动态特性参数为：固有频率 和阻尼比ζ。 参数可从相频特性曲线直接估计，但相角测量较困难。 通常通过幅频曲线估计其参数。 二、阶跃响应法 (一）由一阶装置的阶跃响应求其动态特性参数 ①测得一阶装置的阶跃响应，取该输出值达到最终稳态值的 63%所经过的时间作为时间常数τ。但测量结果的可靠性很差。 ②将一阶装置的阶跃响应表达式改写为 两边取对数，有 根据测得 值作出 曲线，根据其斜率值确定时间常数τ。 （二）由二阶装置的阶跃响应求其动态特性参数 在测得M之后，可按上式求取阻尼比ζ。 如果测得响应的较长瞬变过程，则可利用任意两个超调量 和 来求取其阻尼比。 M 例：一力传感器具有二阶动态特性，传递函数 已知传感器的固有频率 阻尼比 的正弦交变力时，相对幅值误差和相位差？ 试问: 解：该传感器的频率特性为： 用它测量频率分别为600Hz和400Hz 当测量 的交变力时 相位差： 当测量 的交变力时 可见： 对于 相位差： 幅值情况： 存在幅值误差 相位情况：时间滞后： 可认为无相位失真 练习1：用2.0级的万用表（测量范围为0~1000V）测量600V的直流电压时，可能的示值范围是多少？若示值为606V，则绝对误差和相对误差分别为多少？ 练习2：习题2-1 * 一阶系统的特点： 1）当 时， ; 当 时， 。 2）在 处，A(ω)为0.707（-3db),相角滞后-45o。 3）一阶系统的伯德图可用一条折线来近似描述。这条折线在 段为A(ω)=1,在 段为一 －20db/10倍频斜率的直线。 点称转折频率。 一阶系统主要的动态特性参数是时间常数。 2.3 测试系统的动态响应特性 一阶系统的幅频和相频曲线 一阶系统的脉冲响应函数 例1. 求周期信号 传递函数为 的装置后所得到的稳定响应？ 通过 解：x(t)由两股信号组成 信号通过 的装置 幅频特性： 相频特性： 其对两股信号分量的幅值增益及相移分别为： 据叠加性：x(t)的稳态输出y(t)为 例2:用一个时间常数为0.3s的一阶装置去测量周期为1s的正弦信号,问幅值误差将是多少?若周期为5s呢?结果如何? 解:幅值误差: 一阶系统: 当装置的周期为1s,5s时: 上次内容回顾 所以,信号频率越小,幅值误差越小. （二）二阶系统 微分方程 S： 系统的静态灵敏度 ωn：系统的固有频率 ζ：系统的阻尼比 传递函数 频率响应函数 上 页 目 录 2.3 测试系统的动态响应特性 二阶系统的特点： 1）当 时， ；当 时 ， 。 2）二阶系统的伯德图可用折线来近似。在 段，A(ω)可用0dB水平线近似。在 段，可用斜率为-40dB/10倍频的直线来近似。 3) 在 段，φ(ω)甚小，且和频率近似成正比增加。在 段，φ(ω)趋近于180o，即输出信号几乎和输入反相。 在ω靠近 区间，φ(ω)随频率的变化而剧烈变化，而且ζ越小，这种变化越剧烈。 2.3 测试系统的动态响应特性 参见教材P55 4） 影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比。 一般取 2.3 测试系统的动态响应特性 阻尼系数 的作用 2.3 测试系统的动态响应特性 二阶系统的奈魁斯特图： 2.3 测试系统的动态响应特性 第四节 测试装置对任意输入的响应 对任意输入x(t)可以分割成众多相邻接的、持续时间为Δτ的脉冲信号。 在t时刻系统的输出 对Δτ取极限，得 x(t)和h(t)的卷积为 2.4