过程控制第五章测试建模法.pptVIP

第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日实验数据记录逐点绘制频率特性图（Bode图或Nyquist图）由频率特性图获得被控过程传递函数基本原理输入正弦信号频率由输出正弦信号幅值求幅值增益由输出正弦信号幅值求相角0|G(j0)|∠G(j0)0.1|G(j0.1)|∠G(j0.1)0.2|G(j0.2)|∠G(j0.2)┋┋┋正弦信号发生器被控过程记录/分析装置第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日存在问题及解决办法输出信号常混有大量噪声相关分析法（对输入信号做波形变换，得到幅值恒定的正余弦参考信号，把参考信号与被测信号进行相关处理）第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日输入信号理想输出实际输出直流分量非线性引入的高次谐波干扰正弦信号发生器被控过程记录/分析装置x(t)y(t)第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日同理可得幅值相角正弦信号发生器过程××∫∫坐标变换A,R,lgRB,θ第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日测试建模法测定动态特性的相关分析法第7页，共41页，星期日，2025年，2月5日随机信号的统计描述随机信号-----信号是随时间随机地变化的。随机过程-----客观世界中的许多随机现象表示着事物随机变化的过程．随机现象不能仅用—个随机变量来描述，需要用一族随机变量来描述。随机过程可以用总体平均值、总体均方值来描述。总体平均值：总体均方值：第8页，共41页，星期日，2025年，2月5日平稳随机过程-----一个随机过程它的统计特性在各个时刻都不变。平稳随机过程在不同时刻（T1、T2、…）的总体平均值和总体均方值都是相等的。随机过程的一个实现-----研究随机过程所得到的一条实验曲线x1(t),x2(t)..等。各态历经的平稳随机过程-----平稳随机过程在任一时刻的总体平均值（总体均方值）与任意一个随机信号的时间平均值（时间均方值）相等第9页，共41页，星期日，2025年，2月5日相关函数、谱密度函数和白噪声的基本概念自相关函数-----一个信号的未来值与现在值之间的相关程度它为与乘积的时间平均值性质1.当时，为均方差2.对于，总有3.是的偶函数，即第10页，共41页，星期日，2025年，2月5日互相关函数-----两信号间有相互影响，为与乘积的时间平均值谱密度函数（功率密谱）-----信号x(t)的自相关函数的傅氏变换。第11页，共41页，星期日，2025年，2月5日白噪声-----信号x(t)是一个平稳随机过程，且在所有频率下，其功率密度谱都具有恒定的幅值。Rxx(τ)Kδ(t)τ0Sxx(ω)Kω0各个时刻的信号都不相关第12页，共41页，星期日，2025年，2月5日相关分析辨识被控过程动态特性的基本原理线性过程冲击响应函数g(t)x(t)y(t)x2(t)x1(t)x3(t)y1(t)y2(t)y3(t)第13页，共41页，星期日，2025年，2月5日令上式换成可得两边同乘两边取时间平均值第14页，共41页，星期日，2025年，2月5日Wiener-Hopf方程第15页，共41页，星期日，2025年，2月5日当为白噪声时，可得到Wiener-Hopf方程的简化形式线性过程g(τ)延迟τ乘法器积分∫过程输出y(τ)Kg(τ)输入为白噪声第16页，共41页，星期日，2025年，2月5日用周期白噪声进行被控过程特性的辨识周期白噪声的自相关函数是一个周期为T的冲击函数Rxx(τ)σ2δ(τ)σ2δ(τ-T)σ2δ(τ-2T)σ2δ(τ+T)σ2δ(τ+2T)0T2T-2T-T第17页，共41页，星期日，2025年，2月5日互相关函数只需要计算一个周期由Wiener-Hopf方程只要周期白噪声的周期T足够大，在0τT的时间区间内，┅第18页，共41页，星期日，2025年，2月5日伪随机信号：若某周期信号或序列的自相关函数具有接近冲击函数特征并呈周期特性，称其为伪随机信号。是一种周期为T的信号序列，有多种形式，其中最简单、最常用的是二位式序列(