智能化功能PPT课件

测试系统智能化功能的软件实现
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信号频率与动态幅值误差的关系
频率比
1/10
1/7
1/6
1/5
1
一阶系统
ω/ωτ
动态幅值
0.5%
1%
1.4%
2%
29.3%
误差|γ|
频率比
1/10
1/7
1/6
1/5
1/3
二阶系统
ω/ω0
0<ζ<1 动态幅值
1%
2%
3%
5%
10%
误差|γ|
x i( u i) a 0 a 1 u i a 2 u i2 a 3 u i3 a n u in
•根据最小二乘法原理确定待定常数ai。即令
n
n
[x i( u i) x i] 2 [a 0 ( a 1 u i a 2 u i2 a 3 u i3 a n u in ) x i] 2 min
a0 —引入零位漂移可误 变差 系， 统 a1 —引入灵敏度漂移统 可误 变差 系。
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②二标准实时自校法
数据采集系统在每一特定的周期内发出指令，执行三步测量法。
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②二标准实时自校法
三步测量法： 第一步：校零，输入信号为零点标准值，输出值为 y0 a0 第二步：标定，输入信号为标准值VR，输出值为yR。 第三步：测量，输入信号为传感器的输出Vx，输出值为yx，则
非线性校正原理图
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三段折线逼近反非线性特性
折点坐标：
(u1, x1) (u 2, x2 ) (u 3, x3) (u 4, x4 )
测量系统输出表达式为
yi xi xku xk k 1 1 u xk k(uiuk)
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k0,1,2,3
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非线性自校正流程图
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一、改善静态性能智能化功能的软件实现
1.非线性自校正
测量系统的线性度是影响系统精度的重要因素。 为了减小非线性误差，实现系统输入-输出特性直线 化，即在满量程测量范围内灵敏度为一常数，需要 进行线性化。
两种方法 曲线拟合法
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1.非线性自校正
1）查表法
被校环节增益 a1Sa1yRVRy0 被测量信号为 Vx yxa1y0 yyR x yy00VR
该方法只要求在三步测量过程中零点与灵敏度 保持短暂恒定不变。 其在三步测量之外的变化 不会引入误差。要求标准发生器产生两个标准值。
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2）多标准值实时自校法
设测量系统的非线性特性为 y(x)b0b1xb2x2 测量过程中，零点b0，灵敏度系数b1，b2发生漂移会引入误差。 实时在线自校准功能实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ步骤（标定点不能少于3个）：
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测试系统智能化功能的软件实现
二、改善动态性能的智能化频率自补偿技术
已知一阶系统的工作频段 —信号角频 — 率 系； 统转折角频率
二阶系统的工作频段 0
—信号角频 0— 率系 ；统无阻尼固 频有 率振荡
不同频率的输入信号通过系统都将产生不同程度的 动态误差。对于一个传输信号的测试系统，已知其 动态幅值误差关系如下表。
i 1
i 1
（2）将求得的常系数a0~an系数存入内存 。
x(u) { anu a [nnu ( a n a 1)2u u2 测试 a 系a n统 12 u 智]u 能化 a 功0 能的}u 软件 实a 现0进行n次循环运算7即得x
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一、改善静态性能智能化功能的软件实现 2.自校零与自校准 测量系统的增益、零点发生漂移将引入可变系统
工作原理：即分段线性插值法，根据精度要求，用 若干段折线逼近反非线性特性曲线。将折点坐标存 入数据表中，测量时判断测量值在哪一段，然后根 据该段斜率进行线性插值，得出输出值。
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x
u 传感器及其调理电路
非线性校正器 y=x
测量系统框图
输入-输出特性
反非线性特性
总输入-输出特性
i 1
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由
[c( 0c1yR ic2yR2)ixR]2 iF (c0,c1,c2)min
i 1
DPQ
N DQ
N PD
EQR
PER
PQE
F RS
QF S
QRF
c0
N
; PQ
c1
; N PQ
c2 N P Q
PQR
PQR
PQR
QRS
QRS
QRS
其中
3
P yR,i i1
+
+
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折线与折点的确定方法
+
折点处误差最大，误差有+有-
折点处误差为0， 各段误差符号相同
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2）曲线拟合法 —采用n次多项式逼近反非线性特性曲线，
该多项式的各个系数由最小二乘法确定。
具体步骤：
（1）列出逼近反非线性特性曲线的多项式方程。
•对传感器及调理电路进行静态实验标定，得标定点数据（xi，ui） • 假设反非线性特性拟合方程为
3
S yR 4,i i1
3
Q yR 2,i i1
3
D xR,i i1
3
R yR 3 i i1
3
E xRyi R,i i1
3
F xRyi R 2i i1
将系数c0， c1， c2存入内存，转入测量状态， 由 x(y)c0c1yc2y2求出被测量x。
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注意
要想对包含传感器在内的全系统进行实时 自校零与自校准，就要求标准量发生器产生的 标准值与传感器的测量值有相同的属性，一般 难以实现。相对而言，标准电压值等电气量的 标准值容易建立，故目前测量系统的自校零与 自校准往往不含传感器。
第一步：在线实时3点标定，即输入3个标准值xR1， xR2， xR3， 测得相应输出值yR1， yR2， yR3 。
第二步：列出反非线性特性拟合方程式：x(y)c0c1yc2y2
第三步：由标定值按最小二乘法原则求系数c0， c1， c2。 即令
3
[c( 0c1yR ic2yR2)ixR]2 iF (c0,c1,c2)min
误差。采用三步测量法可予以消除。
两种方法 二标准实时自校法：用于线性特性 多标准值实时自校法：用于非线性特性
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1）二标准实时自校法
① 误差与漂移量
设测量系统的静态特性为 ya0a1x ——理想直线 实际特性为 y (P a 0) (S a 1 )x
a0— 零位漂 a1移 — 灵 ； 敏度漂移 可见， P引入固定系统误差，