19一阶系统动态响应特性参数测定实验

实验十九 一阶系统动态响应特性参数测定实验

一. 实验目的

掌握用阶跃信号测量一阶系统动态特性的原理，掌握从系统响应信号中测量系统时间常数的方法。

二. 实验原理

对温度计、低通滤波器、或忽略质量的弹簧阻尼系统，

系统的输入X i (t)和输出X 0(t)可等效为一阶测试系统。当系统

输入为单位阶跃时，相应的微分方程为：

(1) 一阶系统的传递函数为： (2)

式中，T 为一阶系统的时间常数。

传感器敏感元件的响应输出滞后于物理量的变化，带来误差。这个误差可以用一阶系统的时间响应常数T 来表示，T 越小，系统响应越快。系统的时间响应常数可以通过测量系统在单位阶跃信号输入下的响应信号来完成。

对一阶系统来说，对系统输入阶跃信号，测得系统的响应信号。取系统输出值达到最终稳态值的63%所经过的时间作为时间常数。如图2所示：

图2 一阶系统的时间常数计算

三. 实验仪器和设备

1. 计算机 1台

2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1套

3. 打印机 1台

)(),1(100000t x x x T

dt dx =-=11)()()(0+==s i T s X s X s G 图.1 温度计

四. 实验步骤

1.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI

采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。

2.在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“一阶系统

动态响应特性参数测定”，建立实验环境，测量仿真模型的时间常数。

图3 一阶系统动态响应特性参数测定仿真实验环境

下面是该实验的装配图和信号流图，图中线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，**IC为使用的软件芯片。

图5 一阶系统动态响应特性参数测定仿真实验环境实验装配图

3.取理论时间常数T=0.01s,0.1s,1s时，然后从系统响应曲线计算系统的时间常数。对比不

同时间常数T时系统的时间响应，画出不同T时的时间响应曲线。

4.设计实验方案测量DRVI平台所带的温度传感器，酒精传感器等实际传感器的时间常数。

五. 实验报告要求

1.简述实验目的和原理。

2.拷贝实验系统运行界面，插入到Word格式的实验报告中，用Winzip压缩后通过Email

上交实验报告。