测试装置动态特性仿真实验报告
电容传感器动态特性实验报告
电容传感器动态特性实验报告电容传感器动态特性实验报告引言：电容传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、医疗设备等领域。
了解电容传感器的动态特性对于优化传感器的工作性能和提高测量精度具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，研究电容传感器的动态特性。
实验装置：本次实验所使用的电容传感器为平行板电容传感器。
实验装置包括电容传感器、信号发生器、示波器、数据采集卡等设备。
实验步骤：1. 连接电路：将信号发生器的输出端与电容传感器的输入端相连，将示波器的输入端与电容传感器的输出端相连，使用数据采集卡将示波器的输出信号记录下来。
2. 设置信号参数：通过信号发生器设置不同的频率和幅值，以模拟实际工作环境下的电容传感器。
3. 数据采集：使用数据采集卡记录示波器输出信号的振幅和相位差。
4. 数据分析：根据采集到的数据，分析电容传感器的动态特性，包括频率响应、幅频特性、相频特性等。
实验结果与分析：1. 频率响应：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的振幅变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号随着频率的增加而逐渐减小，说明电容传感器在高频率下的灵敏度较低。
2. 幅频特性：保持信号发生器的频率不变，改变信号发生器的幅值，记录示波器输出信号的振幅变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号随着信号幅值的增加而线性增加，但当信号幅值达到一定值后，电容传感器的输出信号增加速度变慢，出现饱和现象。
3. 相频特性：通过改变信号发生器的频率，记录示波器输出信号的相位差变化。
实验结果显示，电容传感器的输出信号相位差随着频率的增加而逐渐增大，说明电容传感器的相位响应较慢。
实验讨论：1. 频率响应与幅频特性：电容传感器的频率响应和幅频特性受到传感器自身特性和外部环境的影响。
传感器本身的结构和材料会影响传感器的频率响应和幅频特性，而外部环境的温度、湿度等因素也会对传感器的动态特性产生影响。
2. 相频特性：电容传感器的相频特性与传感器的响应速度有关。
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB的系统建模与仿真实验报告
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB 的系统建模与仿真实验报告摘要：本报告以控制工程实训课程学习为背景，基于MATLAB软件进行系统建模与仿真实验。
通过对实验过程的总结，详细阐述了系统建模与仿真的步骤及关键技巧，并结合实际案例进行了实验验证。
本次实训课程的学习使我深入理解了控制工程的基础理论，并掌握了利用MATLAB进行系统建模与仿真的方法。
1. 引言控制工程是一门应用广泛的学科，具有重要的理论和实践意义。
在控制工程实训课程中，学生通过实验来加深对控制系统的理解，并运用所学知识进行系统建模与仿真。
本次实训课程主要基于MATLAB软件进行，本文将对实验过程进行总结与报告。
2. 系统建模与仿真步骤2.1 确定系统模型在进行系统建模与仿真实验之前，首先需要确定系统的数学模型。
根据实际问题，可以选择线性或非线性模型，并利用控制理论进行建模。
在这个步骤中，需要深入理解系统的特性与工作原理，并将其用数学方程表示出来。
2.2 参数识别与估计参数识别与估计是系统建模的关键，它的准确性直接影响到后续仿真结果的可靠性。
通过实际实验数据，利用系统辨识方法对系统的未知参数进行估计。
在MATLAB中，可以使用系统辨识工具包来进行参数辨识。
2.3 选择仿真方法系统建模与仿真中，需要选择合适的仿真方法。
在部分情况下，可以使用传统的数值积分方法进行仿真；而在其他复杂的系统中，可以采用基于物理原理的仿真方法，如基于有限元法或多体动力学仿真等。
2.4 仿真结果分析仿真结果的分析能够直观地反映系统的动态响应特性。
在仿真过程中，需对系统的稳态误差、动态响应、鲁棒性等进行综合分析与评价。
通过与理论期望值的比较，可以对系统的性能进行评估，并进行进一步的优化设计。
3. 实验案例及仿真验证以PID控制器为例，说明系统建模与仿真的步骤。
首先，根据PID控制器的原理以及被控对象的特性，建立数学模型。
然后，通过实际实验数据对PID参数进行辨识和估计。
螺栓联接静、动态特性实验报告
螺栓联接静、动态特性实验报告
专业班级 ___________ 姓名 ___________ 日期 2002-01-01
指导教师 ___________ 成绩 ___________
一、实验条件：
1、试验台型号及主要技术参数
螺栓联接实验台型号：
主要技术参数：
①、螺栓材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，螺栓杆外直径D1=
16mm，螺栓杆内直径D2=8mm，变形计算长度L=160mm。
②、八角环材料为40Cr，弹性模量E=206000 N/mm2。
L=105mm。
③、挺杆材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，挺杆直径D=14mm，变形
计算长度L=88mm。
2、测试仪器的型号及规格
①、应变仪型号：CQYDJ－4 ②、电阻应变片：R=120Ω，灵敏系数K=2.2
二、实验数据及计算结果
1、螺栓联接实验台试验项目：
空心螺杆
2、螺栓组静态特性实验
3、螺栓联接静、动特性应力分布曲线图 (空心螺杆)
三、实验结果分析。
材料动态特性实验报告,SHPB实验报告
机械工程学院研究生研究型课程考试答卷课程名称：材料动态特性实验（SHPB实验）考试形式：□专题研究报告□论文√大作业□综合考试评阅人：时间：年月日材料动态特性实验实验目的：1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤；2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。
1.SHPB 组成：Kolsky 在Hopkinson 压杆技术的基础上提出采用分离式 Hop-kinson 压杆 SHPB )技术来测定材料在一定应变率范围的动态应力 ── 应变行为 ,该实验的理论基础是一维应力波理论, 它通过测定压杆上的应变来推导试样材料的应力 ── 应变关系, 是研究材料动态力学性能最基本的实验方法之一。
为了测出A3钢（又称Q235钢）的屈服极限、弹性模量以及其他性能参数。
用SHPB 实验就行数据测量。
SHPB 的实现装置如下图：分离式Hopkinson 压杆装置示意图它由压缩气枪、撞击杆、测时仪、输入杆（入射杆）、超动态应变仪、试件、透射杆、吸收杆、阻尼器和数据处理系统组成。
2.实验原理：SHPB 技术建立在两个基本假定的前提上：（1）杆中应力波是一维波；（2）试件应力/应变沿其长度均匀分布。
根据垂直入射应力波在界面出的反射、透射原理和上述假定由：应力相等：)()()(t t t T R I σσσ=+ (1)应变相等：)()()(t t t T R I εεε=+ (2)式中()I t σ和()R t σ分别为入射杆的入射应力和反射应力，()T t σ为透射杆的透射应力，()I t ε和()R t ε为入射杆的入射应变和反射应变，()Tt ε为透射杆的透射应变。
图1 输入杆-试件-输出杆相对位置如图2所示，在满足一维应力波假定的条件下，一旦测得试件与输入杆的界面X 1处的应力，可理论推导得： []112()(,)(,)(,)2S I R T SA t X t X t X t A σσσσ=++ （3） SR I T S S L t X v t X v t X v L t X v t X v t ),(),(),(),(),()(11212--=-=ε （4） []⎰⎰--==t R I T S t S S dt t X v t X v t X v L dt t 01120),(),(),(1)(εε （5）式中：A 为压杆的横截面积，s A 为试件的横截面积，S L 为试件的长度。
实验1典型环节的动态特性仿真分析
■ 5．仿真系统连接完成且仿真所用的参数 均正确设置后，可进行仿真操作，点击 图形仿真操作画面“Simulation”下拉 式菜单“start”选项和“stop”选项可 分别控制仿真过程的启动与停止。仿真 过程结束后，点击示波器可显示出仿真 曲线。
■ 若需要同时显示三条响应曲线时的仿真 框图可采用如下的形式，其中传递函数 的形式根据不同环节进行设置。
实验一 典型环节的动态特 性仿真分析
一、实验目的和要求
■ （1）熟悉MATLAB软件的SIMULINK工 具箱。
■ （2）通过观察典型环节在单位阶跃信 号作用下的响应曲线，熟悉它们的动态 特性。
■ （3）了解各典型环节中参数变化对其 动态特性的影响。
二、实验主要仪器和设备
■ 装有Matlab软件的计算机
五、实验数据记录
■ （1）比例环节 G(S)=
;
■ 所选的几个不同参数值分别为K1= ；K2= ； K3= ；
■ 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应 的有关参数值）：
■ （2）积分环节 G(S)=
;
■ 所选的几个不同参数值分别为Ti1= ；Ti2= ； Ti3= ；
■ 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应 的有关参数值）：
■ ② 令ξ=0，ωn取不同值：ωn1= ；ωn2= ；
■ 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关 参数值）：
■ ③ 令ξ=0.216，ωn取不同值：ωn1= ；ωn2= ；
■ 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关 参数值）：
六、实验报告
■ 实验报告应包含如下内容：实验目的和 要求、实验所需主要仪器与设备、实验 内容、实验步骤与方法、原始实验数据 记录和处理（数据曲线、图表等）、实 验结果分析等。报告要求书写认真，图 表规范、完整，数据记录真实，分析透 彻和结论正确。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验内容① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ；Simulink 图形实现：示波器显示结果：② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s GSimulink 图形实现：示波器显示结果：③ 积分环节s s G 1)(1Simulink 图形实现：示波器显示结果：④ 微分环节s s G )(1Simulink 图形实现：波器显示结果：⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G1）、G1（s ）=s+2Simulink 图形实现：示波器显示结果：2）、G2（s）=s+1 Simulink图形实现：示波器显示结果：⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+=1）、G1（1）=1+1/sSimulink 图形实现：示波器显示结果：2）G2（s）=1+1/2s Simulink图形实现：示波器显示结果：三、心得体会通过这次实验我学到了很多，对课本内容加深了理解，熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法，加深对各典型环节响应曲线的理解，这为对课程的学习打下了一定基础。
实验二线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量ζ和nω对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、实验内容1．观察函数step( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为243237()4641s s G s s s s s ++=++++绘制出系统的阶跃响应曲线？2．对典型二阶系统222()2n n n G s s s ωζωω=++1）分别绘出2(/)n rad s ω=，ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响，并计算ζ=0.25时的时域性能指标,,,,p r p s ss t t t e σ。
实验二 二阶系统的动态特性与稳定性分析.
自动控制原理实验报告实验名称：二阶系统的动态特性与稳定性分析班级：姓名：学号：实验二 二阶系统的动态特性与稳定性分析一、实验目的1、 掌握二阶系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态2、 分析二阶系统特征参量（ξω，n ）对系统动态性能的影响；3、 分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性至于其结构和参数有关，与外作用无关”的性质；4、 了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态；5、 学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和simulink 实现方法。
二、实验内容1、 构成各二阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。
2、 用Matlab 和simulink 仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。
3、 搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响；4、 搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响；5、 将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做比较。
三、实验步骤1、 二阶系统的模拟电路实现原理 将二阶系统：ωωξω22)(22nn s G s s n++=可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节ωωξω)()()()(2C C C C s C C 22262154232154232154215426316320nn s s s s s G s s s C R R R R R R R R R R R R C R R R R R R R R R U U n i ++=++=++== 2、 研究特征参量ξ对二阶系统性能的影响将二阶系统固有频率5.12n =ω保持不变，测试阻尼系数ξ不同时系统的特性，搭建模拟电路，改变电阻R6可改变ξ的值当R6=50K 时，二阶系统阻尼系数ξ=0.8 当R6=100K 时，二阶系统阻尼系数ξ=0.4 当R6=200K 时，二阶系统阻尼系数ξ=0.2（1）用Matlab 软件仿真实现二阶系统的阶跃响应，计算超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts 。
实验报告
6、电涡流位移传感器
7、数字万用表
四、实验内容及步骤
（一）、YD-1型压电式加速度传感器灵敏度标定
1、将加速度传感器用M5螺丝头固定在校准仪振动台面上。
注意：安装传感器时应使用传感器固定扳手，以防损坏校准仪振动台弹簧。
2、将被标定的加速度传感器与电荷放大器的输入端连接；将电荷放大器的输出端与数字万用表的交流电压输入连接；输入电压一般应小于2V。
8、根据电荷放大器输出电压的实测值和电荷放大器在输入加速度为 时的标准输出电压值，即可计算出被测传感器的标定误差。
9、加速度传感器实际电荷灵敏度标定值为：
式中： ————电荷放大器输出电压峰值（mV）；
————电荷放大器灵敏度设定旋纽设定值 ；
————校准台振动加速度输出幅值 ；
————电荷放大器输出增益值 。
2、动态标定
1）、将测试台面、电涡流传感器固定支架、传感器固定套及电涡流传感器依次固定在校准仪控制面上。
2）、将电涡流传感器、前置器、示波器及数字万用表正确连接。
3）、将前置器电源连接线端子与-24V电源正确连接。
实验十九 涡流传感器的位移特性试验
一、实验目的
1、了解涡流式传感器的基本结构。
2、掌握涡流式传感器的工作原理及性能。
二、实验所用单元
涡流式传感器和铁片、涡流式传感器转换电路板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路
通过高频电流的线圈产生磁场，当有导体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，引起线圈的电感发生变化。而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
2.64
2.84
3.06
3.27
3.48
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告一、实验目的本次控制系统仿真实验的主要目的是通过使用仿真软件对控制系统进行建模、分析和设计，深入理解控制系统的工作原理和性能特点，掌握控制系统的分析和设计方法，提高解决实际控制问题的能力。
二、实验设备与软件1、计算机一台2、 MATLAB 仿真软件三、实验原理控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的一个闭环系统。
其工作原理是通过传感器测量控制对象的输出，将其与期望的输出进行比较，得到误差信号，控制器根据误差信号产生控制信号，驱动控制对象，使系统的输出逐渐接近期望的输出。
在仿真实验中，我们使用数学模型来描述控制对象和控制器的动态特性。
常见的数学模型包括传递函数、状态空间方程等。
通过对这些数学模型进行数值求解，可以得到系统的输出响应，从而对系统的性能进行分析和评估。
四、实验内容1、一阶系统的仿真建立一阶系统的数学模型，如一阶惯性环节。
使用 MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线，分析系统的响应时间和稳态误差。
2、二阶系统的仿真建立二阶系统的数学模型，如典型的二阶振荡环节。
改变系统的阻尼比和自然频率，观察系统的阶跃响应曲线，分析系统的稳定性、超调量和调节时间。
3、控制器的设计与仿真设计比例控制器（P 控制器）、比例积分控制器（PI 控制器）和比例积分微分控制器（PID 控制器）。
对给定的控制系统，分别使用不同的控制器进行仿真，比较系统的性能指标，如稳态误差、响应速度等。
4、复杂控制系统的仿真建立包含多个环节的复杂控制系统模型，如串级控制系统、前馈控制系统等。
分析系统在不同输入信号下的响应，评估系统的控制效果。
五、实验步骤1、打开 MATLAB 软件，新建脚本文件。
2、根据实验内容，定义系统的数学模型和参数。
3、使用 MATLAB 中的函数，如 step(）函数绘制系统的阶跃响应曲线。
4、对响应曲线进行分析，计算系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳态误差等。
5、设计控制器，修改系统模型，重新进行仿真，比较系统性能的改善情况。
实验典型环节的动态特性实验报告
实验一典型环节的动态特性一．实验目的1.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的相应曲线，熟悉它们的动态特性。
2.了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。
二．实验容1．比例环节G(S)= K所选的几个不同参数值分别为K1= 33 ; K2= 34 ; K3= 35 ;对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：2．积分环节G(S)=S Ti1所选的几个不同参数值分别为T i1= 33 ; T i2= 33 ; T i3= 35 :对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：3．一阶惯性环节G(S)=STKc1令K不变（取K= 33 ），改变T c取值：T c1=12；T c2=14；T c3=16；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：4． 实际微分环节G(S)=ST ST K D D D 1令K D 不变（取K D =33），改变T D 取值：T D 1=10；T D 2=12；T D 3=14；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：5．纯迟延环节G(S)=S eτ-所选的几个不同参数值分别为τ1=2；τ2=5；τ3=8；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：6． 典型二阶环节G(S)=222nn nS S K ωξωω++令K 不变（取K =33）①令ωn =1，ξ取不同值：ξ1=0；ξ2=0.2,ξ3=0.4（0<ξ<1）；ξ4=1；ξ5=3（ξ≥1）；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：②令ξ=0，ωn 取不同值：ωn 1=1；ωn 2=2；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：③令ξ=0.216，ωn取不同值：ωn1=3；ωn 2=4；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：。
实验二-二阶系统的动态特性与稳定性分析
实验⼆-⼆阶系统的动态特性与稳定性分析实验⼆-⼆阶系统的动态特性与稳定性分析⾃动控制原理实验报告实验名称：⼆阶系统的动态特性与稳定性分析班级：姓名：学号：实验⼆⼆阶系统的动态特性与稳定性分析⼀、实验⽬的1、掌握⼆阶系统的电路模拟⽅法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、⽋阻尼状态）对系统动态2、分析⼆阶系统特征参量（ξω，n性能的影响；3、分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性⾄于其结构和参数有关，与外作⽤⽆关”的性质；4、了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态；5、学习⼆阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和simulink实现⽅法。
⼆、实验内容1、构成各⼆阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。
2、⽤Matlab和simulink仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。
3、搭建典型⼆阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型⼆阶系统动态性能和稳定性的影响； 4、搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响； 5、将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做⽐较。
三、实验步骤1、⼆阶系统的模拟电路实现原理将⼆阶系统：ωωξω22)(22nn s G s s n++=可分解为⼀个⽐例环节，⼀个惯性环节和⼀个积分环节ωωξω221)()()()(2C C C C s C C 22221542322154215426316320nn s s s s s G s s s C R R R R R R R R R R R R C R R R R R R R R R U U n i ++=++=++== 2、研究特征参量ξ对⼆阶系统性能的影响将⼆阶系统固有频率5.12n=ω保持不变，测试阻尼系数ξ不同时系统的特性，搭建模拟电路，改变电阻R6可改变ξ的值当R6=50K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.8 当R6=100K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.4 当R6=200K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.2（1）⽤Matlab 软件仿真实现⼆阶系统的阶跃响应，计算超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts 。
测量装置动态特性测定实验
实验一 测量装置动态特性测定实验A. 一阶系统时间常数τ的测定一、实验目的1、掌握一阶系统时间常数τ测定方法； 3、熟悉有关仪器、设备的使用。
二、实验原理温度测量在工程测试中是一个很重要的参数。
由于测量仪表的指示和记录部分是具有一定质量的弹性系统或是由各种电气元件所组成的电气系统，这些系统不可避免地存在着“惯性”和“阻尼”，要推动记录元件势必消耗一定能量，因而出现种种滞后现象。
在用温度计测量温度的变化时，仪表的指示值有经过一定的时间才逐渐接近被测介质的温度，这个时间的滞后称之为“时滞、滞后或滞延”。
温度计的时滞由以下两种情况形成： (1)感温器的热惯性 (2)指示仪表的机械惯性及阻尼 本实验指感温器本身时间常数τ的测定。
衡量感温器时滞大小的时间量为时间常数τ，它是指温度计从温度为T 1的恒温器中插入温度为T2的恒温器中这一刻开始，直到温度计的温度达到T 2温度的 63.2％时为止所需的时间。
对于热电偶测温系统来讲，这时间还包括了指示或记录仪表的时滞。
由于实验仪表所选仪表的灵敏度足够大，这一部分常忽略不计。
当热电偶的温度从温度T 1突然增加到T2时，热电势值的变化必然是时间的函数，设温度T1时热电势为V 1，温度T2时热电势为V 2，那么)1).((12τtt e V V V ---= 式中：τ——时间常数。
三、实验仪器和用具镍铬－镍硅（分度号Ｋ）传感器、XWC －100型电子电位差计、FN101－A 型鼓风乾燥箱、交流稳压电源。
四、实验步骤1、按操作程序，接通各仪器电源，预热电子电位差计，选择电子电位差计的走纸速度（1200m m ／h ），将干燥箱的温度定在某一温度T1（130℃）下，加热升温；2、将热电偶传感器测量端插入干燥箱内一起加热，待干燥箱温度恒定在T1时，打开电子电位差计的记录开关，•此时记录纸缓慢移动；3、将热电偶传感器迅速从干燥箱内抽出来裸露在空气中，此时电子电位差计的记录笔与指针将分别记录传感器温度━━时间变化曲线，同时指示相应的温度值，待传感器与室温(•T2 )空气热平衡后（记录曲线约十分钟），并关掉记录开关；4、剪断记录纸进行数据处理，计算时间常数τ；5、按上述实验步骤测量热电偶在机油中时间常数τ五、实验分析及结论1、分析实验过程中产生误差的因素；2、求出热电偶传感器的时间常数τ。
计算机仿真技术实验报告
《计算机仿真技术》实验指导书实验一 状态空间模型的仿真一、实验目的通过实验，学习4阶龙格-库塔法的基本思路和计算公式，加深理解4阶龙格-库塔法的原理和稳定域。
加深理解仿真的稳定性，仿真步长对仿真精度的影响。
二、实验内容1、线性定常系统[]1112223332010002001010060000600x x x x x u y x x x x -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦&&&；)(1000)0()0()0(321t u x x x =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡2、非线性系统()()()()()()()()xt rx t ax t y t yt sx t bx t y t =-⎧⎨=-+⎩&& 其中：r=0.001, a=2⨯10-6, s=0.01, b=1⨯10-6, x(0)=12000, y(0)=600。
三、实验原理运用SIMULINK 仿真工具进行实验。
四、实验设备和仪器微型计算机、MATLAB 软件。
Sources(信号源)，Sink(显示输出),Continuous(线性连续系统)，Discrete（线性离散系统)，Function & Table （函数与表格)，Math(数学运算)， Discontinuities (非线性)，Demo （演示）五、实验方法运行MA TLAB ，在MA TLAB 窗口中按SimuLink 按钮，启动SimuLink 库浏览器，在浏览器窗口上选create a new modem 命令，得到一个空模型，从Library: SimuLink 窗口中找到需要的模块，将这些模块拖到空模型窗口中。
将空模型窗口中的排好，并按要求连接。
在保存好的模型窗口中，选Simulation\Paramters 命令设置各模块的参数和仿真参数。
测试装置的基本特性
第二章 测试装置的基本特性一、 知识要点及要求1、掌握线性系统及其主要特性。
2、掌握测试装置的动态特性及静态特性。
3、掌握一、二阶测试装置的频率响应特性。
4、掌握测试装置的不失真测试条件。
二、 重点内容1、测试装置的基本要求测试装置的基本特性主要讨论测试装置及其输入、输出的关系。
理想的测试装置应该具有单值的、确定的输入——输出关系。
即，对应于某一输入量，都只有单一的输出量与之对应 。
知道其中的一个量就可以确定另一个量。
2、线性系统及其主要性质线性系统的输入)(t x 与输出)(t y 之间的关系可用下面的常系数线性微分方程)()()()()()()()(0111101111t x b dt t dx b dtt x d b dt t x d b t y a dt t dy a dtt y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ 来描述时，则称该系统为时不变线性系统，也称定常线性系统。
式中t 为时间自变量，n a 、1-n a 、…、1a 、0a 和n b 、1-n b 、…、1b 、0b 均为常数。
时不变线性系统的主要性质：1）叠加原理特性 2）比例特性3）系统对输入导数的响应等于对原输入响应的导数 4） 如系统的初始状态均为零，则系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。
5）频率保持性3、测试装置的静态特性测试装置的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
描述测试装置静特性的主要指标有：1） 线性度是指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。
作为技术指标则采用线性误差来表示，即用在装置标称输出范围A 内，校准曲线与拟合直线的最大偏差B 来表示。
也可用相对误差来表示，如线性误差＝%100⨯AB2）灵敏度S 当装置的输入x 有一个变化量x ∆，引起输出y 发生相应的变化为y ∆，则定义灵敏度为：dxdy x y S =∆∆=3）回程误差 当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值，把在全测量范围内，最大的差值h 称为回程误差。
动态分析实验报告
实验目的：通过本次实验，了解动态分析的基本原理和方法，掌握动态分析方法在工程中的应用，提高对动态特性的认识和分析能力。
实验时间：2023年X月X日实验地点：XXX实验室实验仪器：动态分析仪、实验装置、数据采集器、计算机等。
实验原理：动态分析是一种研究物体在动态载荷作用下的响应特性的方法。
通过测量物体在动态载荷作用下的位移、速度、加速度等物理量，分析物体的动态响应，为工程设计和优化提供依据。
实验步骤：1. 实验装置准备：- 将实验装置安装调试，确保其稳定性和准确性。
- 连接动态分析仪、数据采集器等仪器，并设置好相应的参数。
2. 实验数据采集：- 对实验装置施加动态载荷，通过动态分析仪采集物体的位移、速度、加速度等数据。
- 采集数据时，注意控制实验条件，确保数据的可靠性。
3. 数据处理与分析：- 将采集到的数据导入计算机，进行滤波、处理等操作。
- 利用动态分析软件对数据进行分析，包括时域分析、频域分析等。
- 对分析结果进行解读，总结物体的动态响应特性。
4. 实验结果讨论：- 对实验结果进行讨论，分析实验过程中可能存在的问题，提出改进措施。
- 结合理论知识，解释实验现象，验证动态分析方法的正确性。
实验结果：1. 时域分析：- 通过时域分析，可以得到物体在动态载荷作用下的位移、速度、加速度等时域曲线。
- 从曲线中可以看出，物体的动态响应与载荷频率、幅值等因素有关。
2. 频域分析：- 通过频域分析，可以得到物体的频响函数，即物体在不同频率下的响应特性。
- 分析频响函数，可以了解物体的动态特性，如共振频率、阻尼比等。
3. 实验结果讨论：- 根据实验结果，发现实验装置在动态载荷作用下的响应符合理论分析。
- 在实验过程中，发现了一些问题，如数据采集过程中存在噪声等。
- 针对这些问题，提出了相应的改进措施，如优化实验装置、提高数据采集精度等。
实验结论：1. 动态分析方法在工程中具有重要的应用价值，可以有效地研究物体的动态响应特性。
动态样机设计实验报告
动态样机设计实验报告1.引言1.1 概述概述部分：动态样机是指在其操作过程中，系统参数或输入条件随时间而变化的机械、电气或混合系统。
在工程和科学领域中，动态样机设计是一项重要的技术工作，它可以帮助工程师和科学家研究和分析系统在变化条件下的性能，并进行相应的优化设计。
本报告将介绍动态样机设计的概念、设计过程及方法，并对实验结果进行分析，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括整个实验报告的组织安排和章节安排，以及每个章节的主要内容和重点。
比如，可以介绍引言部分的概述和目的，以及正文部分的动态样机设计概述、设计过程及方法，实验结果分析等内容的安排，最后可以提及结论部分的总结、实验心得和展望的内容安排。
结构部分的内容json"1.3 目的":"content": "本实验旨在通过动态样机设计，验证理论模型并分析实验结果，以验证设计方法的可行性和有效性。
同时，通过实验得到的数据分析，提出改进和优化的方案，为未来的动态样机设计提供参考和借鉴。
"": ,"3.3 展望":请编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 动态样机设计概述动态样机设计是指根据特定的动态特性和工作条件，设计和制造出适应需求的机械装置。
动态样机设计是机械工程中的一个重要领域，它涉及到结构设计、工程动力学、振动学和控制理论等多个学科知识。
动态样机的设计是为了满足特定的动态工作条件，使得系统在不同工作状态下能够稳定、高效地运行。
动态样机设计的概念源于对动力学和振动学理论的研究，通过对系统的动力学特性和振动特性的分析，可以确定系统的工作状态和运行过程中的动态响应。
在动态样机设计过程中，需要考虑系统的质量、刚度、阻尼等物理特性，以及外部激励、控制策略等因素，从而设计出符合要求的动态性能。
动态样机设计在工程领域中具有广泛的应用，例如航空航天领域的航空发动机试验台、汽车工业中的车辆悬挂系统、机械制造领域的振动筛等。
实验四 二阶系统动态特性
实验四二阶系统（振荡环节）的动态性能测试一、实验目的1、研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
定量分析ς和n ω与最大超调量p σ和调节时间s t 之间的关系；2、进一步学习实验系统的使用方法；3、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
二、实验仪器1、EL-AT-II 型自动控制系统实验箱一台2、计算机一台三、实验原理控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
时域性能指标的测量方法：超调量p σ%：1、启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。
2、测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3、连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4、在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应]。
5、鼠标单击实验课题弹出实验课题参数窗口。
在参数设置窗口中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。
6、利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，带入下式算出超调量：%100%max ⨯-=∞∞Y Y Y σ p T 与s T ： 利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到p T 与s T 。
四、实验内容典型二阶系统的闭环传递函数为2222)(nn n s s s ωςωωϕ++=(1) 其中ς和n ω对系统的动态品质有决定的影响。
测试实验报告
机械工程测试技术实验报告实验一信号分析与测量装置特性仿真实验1信号分析虚拟实验实验目的1．理解周期信号可以分解成简谐信号，反之简谐信号也可以合成周期性信号；2.加深理解几种典型周期信号频谱特点；3.通过对几种典型的非周期信号的频谱分析加深了解非周期信号的频谱特点。
实验原理信号按其随时间变化的特点不同可分为确定性信号与非确定性信号。
确定性信号又可分为周期信号和非周期信号。
本实验是针对确定性周期信号和非周期信号进行的。
1、周期性信号的描述及其频谱的特点任何周期信号如果满足狭义赫利条件，即：在一个周期内如果有间断点，其数目应为有限个；极大值和极小值的数目应为有限个；在一个周期内f(t) 绝对可积，即：等于有限值则f(t)可以展开为傅立叶级数的形式，用下式表示：式中：是此函数在一个周期内的平均值,又叫直流分量。
它是傅氏级数中余弦项的幅值。
它是傅氏级数中正弦级数的幅值。
2是基波的圆频率。
在数学上同样可以证明，周期性信号可以展开成一组正交复指数函数集形式，即：式中：为周期性信号的复数谱，其中m就为三角级数中的k. 。
以下都以k 来说明。
由于三角级数集和指数函数集存在以下关系：所以，两种形式的频谱存在如下关系。
即：还把其中的分别称为实频谱由此可见，一复杂的周期性信号是由有限多个或无限多个简谐信号叠加而成，当然，反之复杂的周期性信号也就可以分解为若干个简谐信号。
这一结论对工程测试极为重要，因为当一个复杂的周期信号输入到线性测量装置时，它的输出信号就相当于其输入信号所包含的各次简谐波分量分别输入到此装置而引起的输出信号的叠加。
周期性信号的频谱具有三个突出特点：⑴、周期性信号的频谱是离散的；⑵、每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，不存在非整倍数的频率分量；⑶、各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。
本实验中信号的合成与分解时输入信号包含有正弦波、余弦波，以及周期性的方波、三角波、锯齿波和矩形波。
2、非周期信号的描述及其频谱特点设有非周期信号f(t)，由它可构造出一个周期信号,它是由每隔T秒重复一次而形成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测试装置动态特性仿真实验
班级：7391 学号：2009301828 姓名：张志鹏
一、实验目的
1、加深对一阶测量装置和二阶测量装置的幅频特性与相频特性的理解；
2、加深理解时间常数变化对一阶系统动态特性影响；
3、加深理解频率比和阻尼比变化对二阶系统动态特性影响；
4、使学生了解允许的测量误差与最优阻尼比的关系。
二、实验原理
1、 一阶测量装置动态特性
一阶测量装置是它的输入和输出关系可用一阶微分方程描述。
一阶测量装置的频率响应函数为：
式中：S S 为测量装置的静态灵敏度；τ为测量装置的时间常数。
一阶测量装置的幅频特性和相频特性分别为：
可知，在规定S S =1的条件下，A （ω）就是测量装置的动态灵敏度。
当给定一个一阶测量装置，若时间常数τ确定，如果规定一个允许的幅值误差ε，则允许测量的信号最高频率ωH 也相应地确定。
为了恰当的选择一阶测量装置，必须首先对被测信号的幅值变化范围和频率成分有个初步了解。
有根据地选择测量装置的时间常数τ，以保证A （ω）≥1-ε 能够满足。
2、二阶测量装置动态特性
二阶测量装置的幅频特性与相频特性如下：
幅频特性202220)/(4))/(1(/1)(ωωξωωω--=A
相频特性2200))/(1/()/(2()(ωωωωξφ--=arctg w
Α（ω）是ξ和ω/0ω的函数，即具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信⎥⎦⎤⎢⎣⎡ωτ+ωτ-ωτ+=ωτ+=ω22s s )(1j )
(11S j 11S )j (H ()()2
11
A ωτ+=ω()ωτ
-=ωφarctan
号频率相同时，应具有不同的幅值响应，反之，当不同的频率的简谐信号送入同一测试装置时它们的幅值响应也不相同，同理具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信号频率相同时，应有不同的相位差。
(1).当ω=0时，Α（ω）=1;(2).当ω→∞，A （ω）=0;(3).当ξ≥0.707时随着输入信号频率的加大，Α（ω）单调的下降, ξ＜0.707时Α（ω）的特性曲线上出现峰值点;(4)如果ξ=0，))/(1/(1))/(1(/1)(202
20ωωωωω-=-=A ，显然，其峰值点出现在ω=0ω处。
其值为“∞”，当ξ从0向0.707变化过程中随着的加大其峰值点逐渐左移，并不断减小。
对以上二阶环节的幅频特性的结论论证如下：
(1).当ω=0时A(ω)=1
(2).当ω→∞时,A(ω)=0 (3).要想得到A(ω)的峰值就要使202220)/(4))/(1(/1)(A ωωξ-ωω-=ω 中的202220)/(4))/(1(ωωξωω--取最小值。
令:t=20)/(ωω
t t t f 224)1()(ξ+-=
对其求导可得t=1-22ξ时,f(t)取最小值.由于t=20)/(ωω≥0,所以1-22ξ≥0, 2ξ必须小于1/2时,f(t)才有最小值,即ξ>2/2时，A(ω)不出现峰值点;当ξ＜2/2时4244)(ξξ-=t f ,f(t)对ξ求导得)21(82ξξ-，可以看出f(t):
ξ属于[0，
2/2]时单调递增，于是得A(ω)的峰值点A 为4244/1)(/1ξξ-=t f ; 在ξ属于[0，2/2]递减。
(4).当ξ=0时 A=∞，t=20)/(ωω，ω/0ω=1,即ξ=0时A(ω)的峰值为∞，且必出现在ω/0ω=1时，当ξ=2/2时,t=0→ω=0，A(ω)=1. 还可以看出，在ξ属于[0，2/2]增大时t=1-22ξ就减小，即f(t)的峰值左平移。
（二）阻尼比的优化
在测量系统中，无论是一阶还是二阶系统的幅频特性都不能满足将信号中的所有频率都成比例的放大。
于是希望测量装置的幅频特性在一段尽可能宽的范围内最接近于1。
根据给定的测量误差，来选择最优的阻尼比。
首先设允许的测量误差，由第一部分可知，存在一个ξ使得A(w)峰值接近于 1+△A ，即直线A=1+△A 与A(w)相切，且切与A(w)的峰值点。
设这个峰值点为0ξ，
（1）当0＜ξ＜0ξ时 ，A(w)与直线A=1+△A 有两个交点为A,B
（2）当ξ＞0ξ时无交点。
（3）无论取何值，A(w)与A=1-△A 只有一个交点。
从图中可以看出，0＜ξ＜0ξ时,环节的通频带为（0，0/ωωA ）;ξ＞0ξ时,通频带为（0，0/ωωD ）.此时找出两种情况下的最宽的通频带，在进一步比较两个通频带，其中宽的就是误差为△A 时的最宽的通频带。
由于ξ=0ξ时,A(w)与直线A=1+△A 相切,于是可解的: 2/]))1/(111[20A ∆+--=ξ
令)()/(),()/(2020ξωωξωωY X D A ==,于是: 2
)])1/(1(1[4)24(42)(2222A X ∆+-----=ξξξ 2
)])1/(1(1[4)24(42)(2222A Y ∆----+-=ξξξ 分别以)(ξX 和)(ξY 为目标函数,以0＜ξ＜0ξ和ξ≥0ξ为约束条件，用0.618法求)(ξX 和)(ξY 的最大值。
由于求目标函数的极大化就等于求函数- f(t)的极小化，于是求)(ξX 和)(ξY 的极大化就等于求函数-)(ξX 和-)(ξY 的极小化。
它们可以分别写成:
)2
)])1/(1(1[4)24(42()](min[2222A X ∆+------=-ξξξ
其中0＜ξ＜0ξ，)(ξX ＞0
)2
)])1/(1(1[4)24(42()](min[2222A Y ∆----+--=-ξξξ 其中ξ≥0ξ，)(ξY ＞0 。
对以上两个数学模型用0.618法得到最优解分别为（1max ,ξX ），（2m a x ,ξY ）.
三、实验内容
1、一阶测量装置的动态特性仿真
选择虚拟的一阶测量装置，分别在不同的输入信号：周期性信号（正弦波、方波、三角波、锯齿波等）、冲击信号、正弦扫描信号、及采样函数信号等情况下，改变时间常数，观察和分析一阶测量装置的动态特性变化情况。
根据给定的幅值测量误差，选择最优的时间常数，确定有效的频率测量范围。
2、 二
选择虚拟的二阶测量装置，分别在不同的输入信号：周期性信号（正弦波、方波、三角波、锯齿波等）、冲击信号、正弦扫描信号、及采样函数信号等情况下，改变频率比和阻尼比，观察和分析二阶测量装置的动态特性变化。
根据给定的幅值测量误差，选择最优的频率比和阻尼比，确定有效的频率测量范围。
四、实验报告
(1).总结一阶测量装置的幅频特性与时间常数τ之间的关系，与课本中的结论相比较，看是否正确;
当t=0.01
当t=0.37
(2)、绘出一阶测量装置的三条幅频曲线验证你从计算机上所得的最优时间常数 ；
(3).总结二阶测量装置的幅频特性与阻尼比ξ之间的关系，与课本中的结论相比较，看是否正确;
0.7
0.707。