《航空传感器与测试》第三章 测试系统的动态特性与数据处理.pptVIP

* 3.4.1测试系统时域动态性能指标 * 从平稳性看，ζ越大越好， ζ↑， σ %↓ 通常为了获得良好的平稳性和快速性，阻尼比取在0.4~0.8之间，相应的超调量25%~2.5%。 最佳阻尼比0.707。 3.4.1测试系统时域动态性能指标 * 稳态输出与输入信号的幅值比 稳态输出对输入信号的相位差 3.4.2测试系统频域动态性能指标 * 3.4.2测试系统频域动态性能指标 当被测量为正弦函数时 对此信号进行无失真、无延迟测量（零阶系统），使其输出为 系统的幅频特性和相频特性分别为 实际系统不能做到零阶 * 3.4.2测试系统频域动态性能指标 一阶测试系统的频域响应及其动态性能指标 一阶测试系统的传递函数为 其归一化幅值增益和相位特性分别为 * 3.4.2测试系统频域动态性能指标 一阶测试系统归一化幅值增益 与所希望的无失真的归一化幅值增益 的误差为 一阶测试系统相位差 与所希望的无失真的相位差 的误差为 一阶测试系统对于正弦周期输入信号的响应是与输入信号的频率密切相关的。当频率较低时，系统的输出能够在幅值和相位上较好地跟踪输入量;反之，若频率较高时，系统的输出就很难在幅值和相位上跟踪输入量，出现较大的幅值衰减和相位延迟。 * 3.4.2测试系统频域动态性能指标 频域动态性能指标： 通频带 幅值增益的对数特性衰减-3dB处所对应的频率范围 工作频带 归一化幅值误差小于所规定的允许误差 时，幅频特性曲线所对应的频率范围。 提高一阶测试系统的工作频带的有效途径是减小系统的时间常数。 航空传感器与控制元件 第三章 测试系统的动态特性与数据处理 * 第三章 测试系统的动态特性与数据处理 3.1 概述 3.2 动态无失真测试条件 3.3 测试系统动态特征方程 3.4 测试系统动态响应及动态指标 3.5 测试系统动态特征测试与动态模型建立 * 3.1概述 动态特性：测试系统的输出量y(t)与输入量x(t)之间的关系 要求输出y(t)能够实时地、无失真地反映、跟踪被测量x(t)的变化过程 描述系统的一些特征量随时间而变化 * 3.2动态无失真测试条件 无失真测试条件 输入被测信号x(t)通过测试系统g(t)后所得的响应y(t)与被测信号x(t)间无波形变化 幅值等比例变化 一定的延时 K:比例常数 :延时时间 * 3.2动态无失真测试条件 无失真测试系统的频率特性 对 两边取傅立叶变换得; 则系统的幅频特性和相频特性分别为 不等于常数时所引起的失真称为幅值失真 与 之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真 * 3.2动态无失真测试条件 幅频特性是常数 相频特性是一条过原点斜率为t0的直线; * 3.2动态无失真测试条件 对所得到的 进行傅里叶反变换，即可以得到输入被测信号的时间域函数 采用串联逆滤波器的来实现无失真测试 * 3.3测试系统动态特征方程 线性测试系统动态特征方程 微分方程 复频域的传递函数 状态方程 * 3.3.1微分方程 线性测试系统的动态特性的输入输出微分方程 x(t):测试系统的输入量(被测量); y(t):测试系统的输出量; n:测试系统的阶次 * 3.3.1微分方程 零阶测试系统 k:测试系统的静态灵敏度，或静态增益 一阶测试系统 T:测试系统的时间常数 * 3.3.1微分方程 二阶测试系统 :测试系统的固有频率(无阻尼自振频率) :测试系统的阻尼比系数 高阶测试系统 当 时称为高阶测试系统 * 3.3.2传递函数 系统输出量的拉氏变换Y(s)与输入量的拉氏变换X(s)之比称为系统的传递函数 对测试系统的微分方程两边进行拉普拉斯变换 * 3.3.2传递函数 传递函数的特点 与输入及系统的初始状态无关,只表达了系统的传输特性. 只反映了系统的传输特性而不拘泥于系统的物理结构. 可以描述系统的输入信号和输出信号不具有相同的量纲时的转换及传输特性,正是通过系数来反映的,因此其系数具有量纲. 传递函数中的分母取决于系统的结构,分子则和系统同外界之间的关系—如输入点的位置、输入方式、被测量等有关。 * 3.3.3状态方程 用状态变量描述的一组独立的一阶微分方程组称为“状态变量方程”或简称为“状态方程”。 系统的“状态”，是在某一给定时间(t=t0)描述该系统所具备的最小变量组。 知道了系统在t=t0时刻的状态(上述变量组)和t≥t0时系统的输入变量时，就能够完全确定系统在任何时刻的特性。将描述该动态系统所必须的最小变量组称为“状态变量”。