DMP第6章_测量系统的动态特性补偿_110405
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
DMP第8章_非线性测量系统动态特性分析概述_110405
i 1 ~ M
(8.1-2)
将(8.1-2)代入(8.1-1)，可得 ~ ~(t ) h y (t ) y (t ) y (t ) ... y 0 1 2 3
线性系统的I/O描述 对于单输入非时变线性系统,输入x(t)与输出 y(t)之间的关系可用线性算子表示如下：
y t T x t
(1)
利用卷积积分，可将(1)具体表达为
y t h x t d
(2)
其中， h(t)为系统的单位冲激响应。
(8.1-11)
其中，H (s) L [h(t )] 就是前端线性系统的传递函 数。
8.1 非线性动态系统的Volterra级数分解与广义传递函数
特别的，若非线性动态系统就是一个单纯 可 N 阶逼近的非线性即时系统
~(t ) F{x(t )} x x 2 x 3 ... ， y
M ~ h2 (1, 2 ) i , j hi (1 )h j (2 ) i , j 1
(8.1-5c)
M ~ h3 (1, 2 , 3 ) i , j , k hi (1 )h j (2 )hk (3 ) (8.1-5d) i , j , k 1
…….
8.1 非线性动态系统的Volterra级数分解与广义传递函数
第8章 非线性测量系统动态特性分析概述
【3 】
非线性系统有如下基本特点 ① 不满足叠加定理。
：
② 非线性系统的解不一定唯一存在： 对于 实际的非线性动态系统，在一定的初始条件和 输入激励下的响应应该是唯一存在的；但对于 进行了某些简化或近似处理后得到的非线性系 统模型(非线性微分方程及相应的初始条件)， 却不一定存在唯一解，有时也许无解！
测试技术（2-6章）（李迪张春华著）华南理工大学教材供应中心课后答案
第二章 测量结果的数据处理及误差分析√2-3 用标准测力机检定材料试验机，若材料试验机的示值为5.000MN ，标准测力仪输出力值为4.980MN ，试问材料机在5.000MN 检定点的示值误差、示值的相对误差各为多少?解：示值误差=，020.0000.5980.4−=−示值的相对误差=%04.0000.5020.0−=−√2-8 设间接测量量z x y =+，在测量x 和时是一对一对同时读数的。
测量数据如下表。
试求的标准测量序号y z 偏差。
1 2 3 4 5 6 78 9 10 x 读数100 104 1029810310199101105102 y 读数51 51 5450515250505351解：101.5x =，51.3y =，0.42y σ=，0.687x σ=152.8z x y =+=z x y =+，1,1z z x y∂∂∴==∂∂ 由于10(,)()(0.55iix y x x y y ρ−−∴==∑0.98z σ∴=。
1m 距离的标准偏差为0.2mm 。
如何表示间的函数式？求测此10m 距离的标准差。
见书P27-28页的内容。
5.033，25.039，25.034mm 。
如不计其他不确定度来源，最佳值及其标准不确定度。
见书P36页例题2.8√2-9 用米尺逐段丈量一段10m 的距离，设丈量接测量解：参√2-14 用千分尺重复测量某小轴工件直径10次，得到的测量数据为25.031，25.037，25.034，25.036，25.038，25.037，25.036，2试估计解：参答案网 w w w .h k s h p .c n第三章 信号描述与分析-3 求指数函数的频谱。
√解：()e (00)atx t A a t −=>≥，3dt e Ae dt e t x X t j at t j ∫∫+∞−−+∞∞−−==0)()(ωωω220)()ωωωωω+−=+=+−=+∞+−a j a A j a A e j a Ata j （3-4 求被截断的余弦函数0cos t ω0cos ||()0 ||t t x t t Tω<⎧=⎨≥T解：⎩(题图3-4 )的傅里叶变换。
试验系统的动态特性名词解释
试验系统的动态特性名词解释
试验系统的动态特性指的是系统在运行中呈现出的动态行为特征，包括但不限于以下几个方面：
1. 响应时间：是指系统从接受输入信号到产生输出信号所用的时间。
响应时间短的系统具有快速响应的能力。
2. 稳态误差：是指系统输出信号的稳态值与输入信号的期望值之间的差异。
稳态误差小的系统具有较好的输出精度。
3. 超调量：是指系统输出信号从初始状态到稳态过程中超过期望值的最大量。
超调量小的系统具有较好的控制品质。
4. 频率响应特性：是指系统对输入信号的频率变化所做出的响应特性。
频率响应特性好的系统具有较好的输入输出特性。
5. 带宽：是指系统能够传输信号的最高频率范围。
带宽大的系统具有较高的信号传输速度。
以上是试验系统动态特性的一些常见解释，具体应根据具体系统和应用领域而定。
温度测量系统动态特性与动态补偿研究的开题报告
温度测量系统动态特性与动态补偿研究的开题报告标题：温度测量系统动态特性与动态补偿研究一、研究背景和目的在工业生产和科学实验中，温度的准确测量是非常重要的。
温度的不准确测量会对产品的质量、安全等方面造成一系列问题。
而温度的实时反馈和控制也是提高产品质量和生产效率的重要手段之一。
但是，由于温度测量系统本身的不稳定性和外界环境因素的影响，温度测量的动态特性往往难以满足实时性和精度要求。
因此，本文的研究目的是探究温度测量系统的动态特性及其影响因素，并设计相应的动态补偿方法，提高温度测量的实时性和准确度。
二、研究内容和方案本文将重点研究以下内容：1. 温度测量系统的动态特性和评价指标。
本文将建立温度测量系统的动态数学模型，分析系统的响应时间、稳态误差、抖动、幅值误差等动态特性指标，并探究这些指标与测量设备、环境等因素的关系。
2. 温度测量系统的动态补偿方法。
本文将提出基于反馈控制的动态补偿方法，通过对测量信号进行预处理和调整，提高测量系统的稳定性和准确性。
同时，本文将探究不同补偿算法的性能优劣，系统复杂度等方面的影响。
3. 系统实验验证。
本文将设计并建立温度测量系统的实验平台，对不同条件下的测量系统进行实验验证，评估提出的动态补偿方法的可行性和效果。
三、研究意义和预期结果本文将深入研究温度测量系统的动态特性和动态补偿方法，在提高温度测量的实时性和准确程度方面有重要意义。
预期结果如下：1. 温度测量系统动态特性的分析和评价指标建立，对温度测量系统的研究及不同测量系统之间性能的比较具有一定参考价值。
2. 提出的基于反馈控制的动态补偿方法可以增强测量系统的稳定性和准确性，提高测量系统的动态性能。
3. 实验验证结果将证明动态补偿方法的实现可行性和有效性。
四、研究人员和时间安排本研究的时间安排为一年，共分为以下几个阶段：1. 初期调研和文献综述：2个月2. 温度测量系统动态特性分析和指标建立：3个月3. 动态补偿算法设计和仿真实验：4个月4. 系统实验验证和效果评估：3个月本研究的研究人员包括硕士研究生和指导教师，硕士研究生承担实验设计、数据分析和论文撰写等工作，指导教师则为研究提供学术指导和质量监控。
自动控制原理课程设计心得体会
竭诚为您提供优质文档/双击可除自动控制原理课程设计心得体会篇一：华电自动控制原理课程设计正科技学院课程设计报告(20XX--20XX年度第一学期)名称：《自动控制理论》课程设计题院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：20XX年1月15日日期：一、课程设计的目的与要求1、目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使mATLAb成为学生的基本技能，熟悉mATLAb这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用mATLAb软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用mATLAb对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用mATLAb软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用mATLAb软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用mATLAb的conTRoLsYsTem工具箱和sImuLInK仿真软件，分析系统的性能。
2、主要内容1．前期基础知识，主要包括mATLAb系统要素，mATLAb 语言的变量与语句，mATLAb的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，mATLAb系统工作空间信息，以及mATLAb的在线帮助功能等。
2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。
3．控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。
4．控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.随动控制系统的超调量σ是表征控制系统( )的指标。
答案:稳定性2.比值控制系统通常采用乘法器实现，因为除法器方案在回路中引入了非线性。
答案:正确3.大口径控制阀的增益与小口径控制阀增益相比，（）。
答案:大口径控制阀增益大4.过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述，称为（）数学模型答案:动态5.按过程时间特性，过程动态数学模型可分为连续和（）两大类。
答案:离散6.过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系，称为过程的（）模型。
答案:静态7.根据过程内在机理，应用物料和能量平衡及有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是（）答案:机理建模方法8.系统辩识方法建立的模型不具有放大功能，即不能类推到不同型号的放大设备或过程中。
答案:正确9.根据过程输入输出数据确定过程模型的结构和参数的建模方法称为( )答案:系统辩识方法10.精馏塔中上升蒸汽量越多，轻组分越容易从塔顶馏出，但消耗能量也越大.答案:正确11.前馈控制器的设计不需要过程对象的数学模型。
答案:错误12.温度变送器的量程由100C变为200C，则变送器的增益（）答案:减小13.衰减比是控制系统( )指标.答案:稳定性14.衰减比n=( )表明控制系统的输出呈现等幅振荡，系统处于临界稳定状态.答案:1:115.机理建模适用范围广，操作条件可进行类比，便于从小试进行扩展和放大处理。
答案:正确16.控制阀常见的流量特性有线性、（）、快开特性、抛物线特性等。
答案:对数17.Fail-close控制阀的增益是负的。
答案:错误18.Fail-open 类型的控制阀，其增益是正的。
答案:错误19.泵将机械能转化为热能，使液体发热升温，因此，在泵运转后，应及时打开出口阀答案:正确20.改变进口导向叶片的角度，主要是改变进口气流的角度来可以改变离心式压缩机流量答案:正确21.离心式压缩机不一定要设计防喘振控制系统。
DMP第4章_线性时不变系统的频域辨识_110403
频域辨识方法有简便的优势…….
第4章
线性时不变系统的频域辨识
§4.1 概述
本章
第2节 简介频响特性数据序列 {H ( j1 ), H ( j2 ),.....,H ( j N )} 的实验获取方法。
第3节 简介的实验获取频响特性数据序列 {H ( j1 ), H ( j2 ),.....,H ( j N )} 时经常要 用到 的信号频谱的数字计算方法。
第4、5节介绍 典型一、二阶系统的频域辨识方法。
第6节介绍基本型高阶系统频域辨识的一般方法。 第7节简要讨论附加时延型高阶系统的频域辨识问题。
第4章
线性时不变系统的频域辨识
§4.1 概述
基本型线性时不变系统:
传递函数的形式是有理分式——分子、分母都 是s的多项式。
附加时延型线性时不变系统： 传递函数的形式是有理分式与 e s 的乘积。
《动态测量原理》
第4章
4.1
4.2 4.3
线性时不变系统的频域辨识
概述
频响特性的实验获取方法 频谱的数字计算方法
4.4 典型一阶系统的频域辨识 4.5 典型二阶系统的频域辨识 4.6 基本型高阶系统的频域辨识 4.7 附加时延型高阶系统的频域辨识 4.8 MATLAB 中现成系统辨识函数的频域辨识应用
§4.2 频响特性的实验获取方法
4.2.3 各态历经平稳随机激励式动态标定(辨识实验）获取频响特性
如果 x e (t ) 的功率谱密度函数为 S x ( j) 、
y r (t ) 的功率谱密度函数为 S y ( j ) 、
y r (t ) 与 x e (t ) 的互功率谱密度函数为 S yx ( j) ，
Y ( j ) H ( j ) X ( j )
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(习题解答)-课后习题及答案
第2章1. 传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
（√）2. 传递函数既描述了系统的动态性能，也说明了系统的物理结构。
（×）3. 幅频特性 和 相频特性 共同表达了测量系统的频率响应特性。
4. 测量系统的动态特性一般可以从 时（间）域 和 频（率）域 两方面进行分析。
5. 用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。
6. 测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。
答：串联环节：并联环节：正反馈环节：负反馈环节：7. 试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。
答：含义：在瞬态参数动态测量中，要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。
研究方法：对测量系统施加某些已知的典型输入信号，包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号，通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，以此评价测量系统。
评价指标：稳定时间t s 、最大过冲量A d 。
8. 某一力传感器拟定为二阶系统，其固有频率为800Hz ，阻尼比为0.14。
问使用该传感器)()()()()()()()()(21s H s H s Z s X s Y s Z s X s T s H ===)()()()()()()()(2121s H s H s X s Y s Y s X s Y s H +=+==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A -==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A +==作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？解：()2222411⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n A ωωξωωω()222280040014.0480040011⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31.1≈()212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n arctg ωωωωξωϕ2800400180040014.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=arctg 6.10-≈9. 用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差为10%以内，时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试，其幅值误差和相位误差为多少？ 解：（1）%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ （2）%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA Aτ取7.71×10-4时， ︒-=⨯⨯⨯-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωϕarctg arctg相位误差小于等于13.62°10. 用传递函数为1/(0.0025s +1)的一阶系统进行周期信号测量。
机械系统动态特性的参数辨识方法
机械系统动态特性的参数辨识方法引言机械系统是由各种机械部件组成的复杂系统，研究其动态特性的参数辨识方法对于系统设计、运行优化具有重要意义。
本文将探讨几种常见的机械系统动态特性参数辨识方法。
一、频域法频域法是一种常用的参数辨识方法，它通过分析机械系统在不同频率下的响应来确定系统的动态特性参数。
常见的频域方法包括频域曲线拟合法和频域变换法。
1. 频域曲线拟合法频域曲线拟合法利用已知的频域响应数据，采用最小二乘法拟合出机械系统的频率响应曲线。
通过拟合出来的曲线，可以得到系统的共振频率、阻尼比等动态特性参数。
2. 频域变换法频域变换法主要利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，分析其频谱特性。
通过对频谱进行分析，可以得到系统的频率响应曲线和频率响应函数，从而得到系统动态特性的参数。
二、时域法时域法是另一种常见的参数辨识方法，它通过分析机械系统在时间上的响应来确定系统的动态特性参数。
常见的时域方法包括自回归模型法和状态空间法。
1. 自回归模型法自回归模型法是一种基于统计的参数辨识方法，它将机械系统的动态响应建模为一个自回归模型，通过最小二乘法拟合出最佳的自回归模型参数。
通过分析自回归模型的系数，可以得到系统的动态特性参数。
2. 状态空间法状态空间法是一种将机械系统建模为状态方程的参数辨识方法。
通过观测系统的输入和输出信号，可以建立系统的状态方程，并通过最小二乘法拟合出最佳的状态方程参数。
通过分析状态方程的矩阵，可以得到系统的动态特性参数。
三、模型识别法模型识别法是一种通过建立机械系统的数学模型来辨识系统的动态特性参数的方法。
常见的模型识别方法包括最小二乘法和极大似然估计法。
1. 最小二乘法最小二乘法是一种通过最小化观测值与模型预测值之间的误差平方和来确定模型参数的方法。
在机械系统参数辨识中，通过最小化观测值与模型输出之间的误差，可以得到系统的动态特性参数。
2. 极大似然估计法极大似然估计法是一种通过最大化样本观测出现的概率来确定参数估计的方法。
DMP324C1站用变保护测控装置说明书_V1.2.1
名词解释
1． P 有功功率 3． Cos 功率因素 5． Qd 无功电度 7． Ia、Ib、Ic 母线相电流 9． Uab、Ubc、Uca 母线线电压 11．I01 高侧通道零序电流 13．U2 母线负序电压 15．3U0j 零序电压计算值 17．Ua2~Ua11 A 相 2~11 次谐波电压 2． Q 无功功率 4． Pd 有功电度 6． F 频率（Ua 相） 8． Ua、Ub、Uc 10．∠ 角度符号 12．I02 低侧通道零序电流 14．I2 负序电流 16．In 保护 CT 二次额定电流 18．Ia2~Ia11 A 相 2~11 次谐波电流 母线相电压
2 技术指标............................................................................................................ - 2 - 2.1 2.2 2.3 交流工作电源......................................................................................... - 2 - 直流电源................................................................................................. - 3 - 额定参数................................................................................................. - 3 - 2.3.1 额定交流参数............................................................................. - 3 - 2.3.2 功率消耗..................................................................................... - 3 - 2.3.3 过载能力..................................................................................... - 3 - 2.3.4 保护测量遥信精度..................................................................... - 3 - 2.3.5 精确工作范围............................................................................. - 4 - 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 输出继电器触点容量............................................................................. - 4 - 绝缘性能................................................................................................. - 4 - 耐湿热性能............................................................................................. - 4 - 振动......................................................................................................... - 5 - 冲击......................................................................................................... - 5 - 碰撞......................................................................................................... - 5 -
电子称重传感器及信号调理电路
电子称重传感器及信号调理电路燕山大学课程设计说明书题目：精密四应变片称重传感器信号调理电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业： XX学号： XX学生姓名： XX指导教师： XX教师职称： XX燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
月日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章基本原理 (3)第4章参数设计及运算 (5)4.1 结构设计 (5)4.2 电容设计与计算 (8)4.3 其他参数的计算 (10)4.4 测量电路的设计 (12)第5章误差分析 (14)第6章结论 (16)心得体会……………………………………………… (17)参考文献 (18)第1章摘要在分析重力传感器信号特性的基础上，模块化地设计了称重传感器信号的调理电路并对其进行了仿真实验。
结果表明：电路能实时、准确地处理信号，且工作稳定，可靠，重复性好，抗干扰能力强，可实现精密测量的目的。
第2章引言随着现代数据采集系统的不断发展，对高精度信号调理技术的要求也越来越高。
由于传感器输出的信号往往存在温漂、信号比较小及非线性等问题，因此它的信号通常不能被控制元件直接接收，这样一来，信号调理电路就成为数据采集系统中不可缺少的一部分，并且其电路设计的优化程度直接关系到数据采集系统的精度和稳定性。
在称重传感器信号检测中，检测精度受到诸多因素的影响，其中电桥激励电压源的精度和稳定度是影响信号精确度的重要因素之一。
电桥输出与激励电压成正比，因此，激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移。
并且现场工作环境恶劣，可能存在粉尘、振动、噪声以及电磁干扰等，称重传感器输出的几百微伏至几十毫伏信号极易受到干扰。
所以研究抗干扰能力强、实时性好的信号变送和传输技术对保证检测精度具有重要意义。
第3章电路结构设计3.1 信号处理电路的要求分析测量电阻有两种简单的方法：一种是在电阻上通过恒定电流，并测量电阻两端的电压，这需要精密电流源和精密电压表。
第二章 测量系统的动态特性ppt课件
H(s) HA(s) 1HA(s)HB(s)
*测量系统中采用负反馈可以使整个系 统误差减少. ，提高测量精度
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
(1)零阶测量系统的传递函数
H(s) Y(s) b0 X(s) a0
y b0 x kx a0
K，为灵敏度系
n
12 d
最大过冲量 A dy(td)1e(/ 12)
.
2. 测量系统的动态响应
.
2. 测量系统的动态响应
传感器的时域动态性能指标：
① 时间常数τ：一阶传感器输出上升到稳态值的63.2%，所需的 时间，称为时间常数；
② 延迟时间td：传感器输出达到稳态值的50%所需的时间； ③ 上升时间tr：传感器输出达到稳态值的90%所需的时间； ④ 峰值时间tp： 二阶传感器输出响应曲线达到第一个峰值所需的 时间； ⑤ 超调量σ： 二阶传感器输出超过稳态值的最大值； ⑥ 衰减比d：衰减振荡的二阶传感器输出响应曲线第一个峰值与 第二个峰值之比。
动态响应特性：描述在动态测量过程中输 出量与输入量之间的关系
分析控制动态测量时所产生的动态误差
选择合适测量系统与所测参数匹配，使测 量.的动态误差在允许范围
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
测量系统动态特性的数学描述
采用常系数线性常微分方程描述测量系统动态特性，输入量x与 输出量y之间的关系如下：
.
2. 测量系统的动态响应
（1）测量系统的阶跃响应
输入信号
x(t)
0 1
t 0 t 0
x(t)
1
Y (s) H (s) s
0
t
单位阶跃输入信号
3.3 测试系统的动态响应特性
A( ) H ( j ) Re[ H ( j )] Im[ H ( j )]
2
2
H ( s)
3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
四、环节的串联和并联
串联 :由两个传递函数分别为 H1 ( s ) 和 H 2 ( s ) 环节经串联后组成的测试系统 的
其传递函数为
Y ( S ) Z ( s) Y ( s) H ( s) H1 ( s) H 2 ( s) X ( S ) X ( s) Z ( s)
幅值误差＝10.64%
400 2 0.4 800 28o arct an 2 400 1 800
400 1 800
2
1 400 2 4 0.4 800
2 2
1.18
Ａ(ω)—ω曲线（幅频特性曲线）
A
3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
相位差φ也是频率ω的函数 相频特性φ（ω）：定常线性系统在简谐信号的激励 下，稳态输出信号与输入信号的相角差 Φ(ω)—ω曲线（相频特性曲线）
3.3 测试系统的动态响应特性
佳木斯大学机械工程学院
频率响应函数 H(ω) Y ( ) H ( ) A( )e j ( ) X ( )
第四章、测试系统的基本特性
佳木斯大学机械工程学院
第三节 测试系统的动态响应特性
无论复杂度如何，把测量装置作为一个系统 来看待。问题简化为处理输入量 x(t) 、系统传输 特性h(t)和输出y(t)三者之间的关系。
测试装置的动态特性
测试装置的动态特性1.传递函数：H（S）=系统的初始条件为零时，将输出量和输入量两者的拉普拉斯变换之比。
留意：H（S）和输入无关，即不因X（T）而异，H（S）只反映系统的特性，其值取决于固有参数。
H（S）只反映系统的响应特性而和详细的物理结构无关。
同一个传递函数可能表示两个完全不同的物理系统，二者具有相像的传递函数。
(一阶系统:液注温度计和RC滤波器;二阶系统:动圈式电表、振子、简洁的弹簧质量系统、LRC震荡电路)。
H（S）虽然和输入无关，但是它们所描述的系统对任一详细的输入X （T）都确定地给出了相应的Y（T）。
H（S）=Y（S）/X（S），其中X（S）完全由系统（包括讨论对象和测试装置）的结构所打算，Y（S）则和输入点（激励）的位置、所测的变量以及测点布置状况有关。
一般的测试装置总是稳定的系统，其中分母中Ｓ的幂次总是高于分子中Ｓ的幂次。
2.环节的串联、并联：(１)H1（S）和H2（S）为两个传递函数，串联后所组成的系统的传递函数为：H（S）= H1（S）·H2（S）(２)H1（S）和H2（S）为两个传递函数，并联后所组成的系统的传递函数为：H（S）= H1（S）+ H2（S）(３)任何一个系统总可以看成是若干个一阶、二阶系统的并联（串联）。
3.频率响应函数(１)令s=j·ω，则H（jω）称为频率响应函数、或频率响应特性。
简写H（ω）。
它是一个复数，具有相应的模和相角。
(２)对于稳定的常系数线性系统，若输入为一正弦函数，则稳态的输出也是与输入同一频率的正弦函数。
输出的幅值和相角通常不等于输入的幅值和相角, 幅频特性与相频特性分别代表输出与输入幅值的比值和相角差，他们是ω的函数。
4.脉冲响应函数系统特性在时域可用脉冲响应函数h(t)来描述，在频域可用频率响应函数Ｈ（Ｗ）来描述，在复数域可用传递函数Ｈ（Ｓ）来描述。
三者的关系一一对应。
传递函数——拉扑拉丝，频率响应——傅立叶变换。
天津的学校 内燃机
y a0 a1x a2 x
2
称为测量系统的静态数学模型
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工作曲线
工作曲线：方程 y a0 a1x a2 x2 称之为工作曲 线或静态特性曲线。实际工作中，一般用标定过程 中静态平均特性曲线来描述。 正行程曲线：正行程中激励与响应的平均曲线 反行程曲线：反行程中激励与响应的平均曲线 实际工作曲线：正反行程曲线之平均
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工作曲线
Y(t)
正行程工作曲线 实际工作曲线 反行程工作曲线 0
X(t)
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
测量系统的静态特性
理想的情况是测量系统的响应和激励之间有线性 关系，这时数据处理最简单，并且可和动态测量原 理相衔接。
代表系统微分方程的阶数。分子则和系统与外界之间的关系，如输人(激励) 点的位置、输入方式、被测量以及测点布置情况有关。
串联、并联、反馈 b0 仪表的输入和输出关系为一阶的常系数微分方程的仪表为一 x Sx • 零阶测量系统传递函数 y a0 阶仪表。
• •一阶测量系统传递函数 仪表的输入和输出关系为二阶的常系数微分方程的仪表为二 阶仪表。 •二阶测量系统传递函数
约定真值：按照国际公认的单位定义，利用科学技术发展 的最高水平所复现的单位基准。以法律形式规定的。
正行程： 从零点开始，由低至高，逐次输入预定的 标定值，此称标定的正行程。 反行程： 再倒序依次输入预定的标定值，直至返回 零点，此称反行程。
基于系统辨识技术的测量系统动态补偿研究
基于系统辨识技术的测量系统动态补偿研究
石立华;周璧华
【期刊名称】《南京航空航天大学学报：英文版》
【年(卷),期】1996(0)1
【摘要】提出一种采用数字滤波器对测量系统的动态特性进行补偿的方法。
补偿
滤波器选用无限冲激响应（ＩＲ）结构形式。
根据已知的测量系统输入－输出数据，采用系统辨识的方法估计滤波器参数。
文中将该方法用于消除瞬态电磁场测量系统中的波形失真，通过动态标定获得测量系统的一组输入－输出波形，在此基础上设计了数字补偿滤波器。
实验结果表明，该滤波器能对测量系统的低频特性予以很好的补偿。
【总页数】5页(P82-86)
【关键词】补偿;数字滤波器;系统辨识;测量
【作者】石立华;周璧华
【作者单位】南京航空航天大学智能材料与结构研究所,南京210016;南京工程兵
工程学院EMP实验室,南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】TP202.7:TG375.4
【相关文献】
1.基于Edgecam的在线测量和动态补偿自动编程技术研究 [J], 李铁钢
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4.基于系统辨识与数据融合的动态倾角测量的研究 [J], 行阳阳;梁义维
5.基于音圈电机振荡源的阻抗测量系统辨识精度评估的研究 [J], 贲鸿伟;车波;周婷;刘磊;邓林红
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与被测信号的有效频带是明显分开的。
6.1
动态特性补偿目标
假定测量系统为
s 1 H ( s) 1 s 1 2 2 s s 1 2 n n
(6.1-3)
z 0 . 1— 其 中 2ms ，n 2f n、f n 3 k H，
—这是一个常见的动态机电信号测量系统，如 压电加速度测量系统等，其幅频特性 H ( j) 则 如图6.1-4所示。测量系统的直接输出信号 y1 (t ) 将如图6.1-5所示，
6.1
动态特性补偿目标
如 r2 (t ) 0 (这实际上近乎不可能！ )， 则补偿的 结果 xC (t ) 将如图6.1-9所示，重现了被输入端噪声
污染了的被测信号 x1 (t ) ——补偿单元 H C ( s ) 在补 系统抑制了的噪声 r1 (t ) 。
偿恢复被测信号 x ( t ) 的同时，也恢复了原本被测量
信号 x ( t ) ，但 H ( s ) 的工作频带 [L , H ] 不能够完全覆
6.1
动态特性补偿目标
在测量系统 H ( s ) 的输入端， 不可避免地 会混入噪声干扰 r1 (t ) ， 使得测量系统的实际 输入信号为 x1 (t ) x(t ) r1 (t ) ；在测量系统 输出信号 y1 (t ) 后，也不可避免地会混入噪 声干扰 r2 (t ) ， 使得动态特性补偿单元 H C ( s) 实际输入的信号为 y 2 (t ) y1 (t ) r2 (t ) ； 经动 态特性补偿后的输出信号为 xC (t ) ，希望 xC (t ) 相对 x ( t ) 的动态失真达到工程应用可 以忽略的程度。
6.1
动态特性补偿目标
由于不可避免的噪声干扰 r2 (t ) ，使 后续环节获得的实际输入信号成为 y 2 (t ) y1 (t ) r2 (t ) ，
其时域波形及其幅度谱如图 6.1-6(a)、 (b) 所示 (已假定噪声 r2 (t ) 的幅度十分微小，
实际情况通常不会更好！)。直观考察， y 2 (t ) 与 y1 (t ) 的差别似乎不大！
6.1
动态特性补偿目标
若是动态特性补偿单元按(6.1-2)式设计，取为
1 s 1 2 2 (6.1-4) H C ( s ) 1 / H ( s) ( 2 s s 1) s n n 则补偿结果 xC (t ) 将如图 6.1-7 所示，几乎是一片噪声，
完全看不出被测信号 x ( t ) 的影子！不如不补偿！究其原
[19][21]
，任何可实
现的系统 H a ( j ) 必须同时满足下列两个条件
1 2 d
ln H a ( j )
2
(6.1-7a) (6.1-7b)
H a ( j) d
谓之佩利-维纳准则。
6.1
动态特性补偿目标
显 然 ， 上 述 H C☆☆ ( j) 及 H ☆☆ ( j ) 都 不 能 满 足 (6.2-7a)，由此也判断为不可实现的系统。事实上，任何 要求幅频特性(增益)在一段频带内恒为零的系统都不能 满足(6.2-7a)，均为不可实现的系统。
[l , h ] [CL , CH ] ，便可保证测量时的动态失真小到工
程应用可以忽略不计的程度， 而在 [CL , CH ] 范围内的 任何干扰噪声都会被彻底消灭！ 这是一种比理想全通测量 系统更理想的“超理想”测量系统！ 如果按照如此“超 理想”的目标设计，则相应的动态补偿单元应为
夫 (Chebyshev) I 型 滤 波器 、切 比雪 夫 II 型 滤 波
器，如果采取的滤波器阶次足够高，便可足够逼近 足够窄。当然，选取的滤波器阶次越高，实现它的 代价也会越大。
理想的目标：通频带内增益变化足够小、过渡频带
6.1
动态特性补偿目标
需要指出的是，在机电工程等许多领域 的动态测量中，大部分被测信号的有效频带 下限都是0(即包含有用的直流分量)，如果相 应测量系统的工作频带下限也能延伸到0频， 则动态特性补偿所追求的目标 H e ( j ) 便应 是低通滤波器 H L ( j ) ——它是带通滤波器
H c ( s) k☆ / H ( s) H c☆ ( s)
(6.1-2)
如此 “理想 ”要求的动态特性补偿方案在理论上 还是可以实现的(尽管实际只能无限地逼近，并 且花费可能很大)，但是，大量实践经验表明： 这是一个没有实用价值的方案！
6.1
动态特性补偿目标
在动态测量中应用动态特性补偿的一般情况如 图 6.1-1 所示， 一个现成的测量系统 H ( s ) 可用于测量 盖信号 x ( t ) 的有效频带 [l , h ] 。现成测量系统 H ( s ) 通常是由相关传感器及其信号适配单元 (放大器等) 构成的有机整体， 要求的动态特性补偿环节 H C ( s) 一 般只能串接其后，不便嵌入其中(除非是对 H ( s ) 进行 结构性的改造，这已不属于动态特性补偿的范畴) 。
n 3 时，也经常将(6.1-8a)式的 H 0 ( p) 分解表
达为实系数一次因式与二可分解表达为
H 0 ( p)
k 1 n/2
1 p c1k p c0 k
2
(6.1-8b)
6.1
动态特性补偿目标
若 n 为奇数, 则可分解表达为
k☆ , [cL , cH ] H e ( j ) H☆☆ ( j ) (6.1-5) 0, [cL , cH ]
其幅频特性如图6.1-10所示。
6.1
动态特性补偿目标
由于任何实际的被测信号 x ( t ) 都会有一个有限的有 效 频 带 [l , h ] ， 因 此 ， 只 要 经 过 适 当 的 选 择 ， 使
H e ( j ) k☆ / H ( j ), [cL , cH ] H c ( j ) H c☆☆ ( j ) [cL , cH ] H ( j ) 0, (6.1-6)
6.1
动态特性补偿目标
可惜，如此要求的补偿单元 H c☆☆ ( j ) 在理论上是 不可实现的！对应的理想带通测量系统 H ☆☆ ( j ) 在理 论上也是不可能实现的！因为它们都不满足自然要求 的因果定律，为非因果系统。 佩利- 维纳(Paley-Wiener) 曾证明
6.1
动态特性补偿目标
设有一个被测信号 x ( t ) 的时 域波形如图 6.1-2(a)所示， 其幅度 (频)谱如图 6.1-2(b)。
6.1
动态特性补偿目标
受到噪声 r1 (t ) 污染 后形成 的信号 x1 (t ) 及其幅度谱如图 6.1-3(a) 、 (b) 所
示， 其中， 设定干扰噪声为高频 “毛刺” ， 主要分布在 30 ~ 50kHz的频率范围内，
H e ( s) H ( s) H c ( s)
(6.1-1)
总的目标就是使得合成系统 H e ( s ) 对于被测信号 x ( t ) 的动态失真减小 到工程应用可以忽略的程 度，或者起码明显小于原系统 H ( s ) 对被测信号 x ( t ) 的动态失真。
6.1
动态特性补偿目标
动态特性补偿环节 H C ( s ) 作为一个线 性时不变系统， 与一般的(线性时不变)滤波 器没有本质的区别, 只不过不像常规滤波器 那样一律要求通带内增益一致、相移线性、 阻带内增益为零，使得传递函数不限于几 种标准形式 而已。 广义而言 ，补偿环节
本章先探讨测量系统的动态特性补偿问题。
第6章 测量系统的动态特性补偿
6.1
动态特性补偿目标
6.2
模拟补偿方法 数字补偿方法
6.3
6.1
动态特性补偿目标
测量系统动态特性补偿就是在现成测量系统
H ( s ) 中串接一个动态特性补偿环节 H c ( s ) ，构成
一个补偿合成系统 (以下简称合成系统)
H C ( s ) 其实就是一类特别要求的滤波器， 可
谓之动态特性补偿滤波器。
6.1
动态特性补偿目标
如果不考虑噪声干扰的影响， 动态测量应该 追求的 “理想 ”目标无疑应该是 H e ( s) k☆ ，这是 一个 “理想 ”的全通测量系统， 它对任何被测信号 都不会产生动态失真。 如果在动态补偿时要求达 到 H e ( s) k☆ 的 “理想 ”境界，则应当串接的补偿 环节应为
因，是因为在本来也没有被测信号有效分量的高频范围 内，原测量系统 H ( s ) 的增益十分微小(对照图 6.1-2(b)考 察图 6.1-4)，而为了达到 H e ( s ) 1 的“全通”效果，补 偿单元 H C ( s) 须在这些频段上取得巨大的增益，形成如 了无用的补偿结果。
图 6.1-8 所示的幅频特性， 结果极大地放大了噪声！ 得到
H B ( j ) 取下截止频率 CL 0 的特殊情况。
6.1
动态特性补偿目标
如果事先确认了截止频率和拟采取的滤波器型式、阶 次 n ，则逼近理想滤波器的可实现滤波器可由以下两步得 到【2 】： ① 求相应低通滤波器的归一化传递函数 对于Butterworth、Chebyshev I以及Bessel型等全极点 低通滤波器，其归一化传递函数可表达为
《动态测量原理》
第 6章
测量系统的动态特性补偿
第6章 测量系统的动态特性补 偿
对于线 性时 不变的 动态 测量系 统，动态特性的追求目标是满足工程 不失真测量条件：使测量系统的工作 频带完全覆盖被测信号的有效频带。
第6章 测量系统的动态特性补偿
然而，正如1.6节所述，在面临某项具体 测量任务(被测信号的有效频带大致可知)时， 现成的测量系统可能并不能满足工程不失真 测量条件。 此时如果盲目进行测量，测量系统的输出 信号将会相对于被测输入信号产生明显的动态 失真，相应的常规测量结果存在工程应用无法 容忍的测量误差。必须进行适当的动态特性补 偿或者动态误差修正。