第3章測試系統(xìtǒng)的基本特性1、概述2、測試系統的靜態特性3、測試系統的動態特性4、測試系統不失真傳遞(chuándì)信號的條件5、Matlab在測試系統分析中的應用第一頁，共44頁。概述(ɡàishù)

輸入和輸出能觀測，推斷(tuīduàn)系統的傳遞特性；輸入能觀測，系統的傳遞特性已知，估計輸出；輸出能觀測，系統的傳遞特性已知，推斷(tuīduàn)輸入。第二頁，共44頁。測試(cèshì)系統的靜態特性

重復性靈敏度線性度分辨率回程誤差(wùchā)穩定度漂移靜態標定：將已知的輸入作用(zuòyòng)于測試系統，得出測試系統的輸入和輸出的關系或靜態特性曲線。第三頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

1.什么(shénme)是線性時不變系統線性時不變系統（線性定常系統）：具有單一的、確定的輸入—輸出關系系統的特性不應隨時間發生變化且輸入輸出之間成線性關系理想的測試系統第四頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

2.疊加特性(tèxìng)各信號單獨輸入：各信號一起輸入：第五頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

3.比例(bǐlì)特性x(t)輸入：ax(t)輸入：第六頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

4.微分(wēifēn)特性x(t)輸入：輸入：第七頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

5.積分(jīfēn)特性x(t)輸入：輸入：系統的初始狀態為零

第八頁，共44頁。線性時不變系統(xìtǒng)的性質動態(dòngtài)特性

6.頻率(pínlǜ)保持性輸入：輸出：第九頁，共44頁。動態(dòngtài)特性的描述方法動態(dòngtài)特性

1.線性系統的數學模型常系數(xìshù)線性微分方程第十頁，共44頁。動態特性(tèxìng)的描述方法動態(dòngtài)特性

2.傳遞函數在初始條件為零時(línɡshí)，即輸入和輸出以及它們的各階導數的初始值均為零時(línɡshí)，系統輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。第十一頁，共44頁。動態特性的描述(miáoshù)方法動態(dòngtài)特性

2.傳遞函數分母中的s冪次n代表了系統的階次，也稱為傳遞函數的階次一般的測量裝置總是穩定的，其分母中的s冪次總是高于分子(fēnzǐ)中s的冪次，即n>m反映系統特性，與具體的輸入無關系數由系統的結構決定第十二頁，共44頁。動態特性的描述(miáoshù)方法動態(dòngtài)特性

3.系統(xìtǒng)的頻率特性函數(穩態)幅頻特性（幅值比）:相頻特性（相位差）：

幅值的縮放能力

相位角前后移動的能力頻率特性函數（頻率響應函數

）：

第十三頁，共44頁。動態特性(tèxìng)的描述方法動態(dòngtài)特性

3.系統(xìtǒng)的頻率特性函數第十四頁，共44頁。動態特性的描述(miáoshù)方法動態(dòngtài)特性

3.系統(xìtǒng)的頻率特性函數幅頻特性曲線：相頻特性曲線：對數幅頻特性曲線：對數相頻特性曲線：第十五頁，共44頁。動態(dòngtài)特性的描述方法動態(dòngtài)特性

3.系統(xìtǒng)的頻率特性函數

通過傳遞函數求：利用傅氏變換求：

通過試驗求：

第十六頁，共44頁。動態(dòngtài)特性的描述方法動態(dòngtài)特性

3.系統(xìtǒng)的頻率特性函數

傳遞函數與頻率響應函數的區別傳遞函數：瞬態輸出+穩態輸出頻率特性：穩態輸出

傳遞函數：控制領域頻率特性：測試領域

第十七頁，共44頁。動態特性的描述(miáoshù)方法動態(dòngtài)特性

4.脈沖響應函數(hánshù)

拉氏變換傅氏變換第十八頁，共44頁。動態(dòngtài)特性的描述方法動態(dòngtài)特性

5.環節(huánjié)的串并聯

第十九頁，共44頁。一階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

1.一階系統的數學(shùxué)描述

靜態靈敏度

時間常數

第二十頁，共44頁。一階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

2.一階系統(xìtǒng)的傳遞函數

第二十一頁，共44頁。一階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

2.一階系統(xìtǒng)的傳遞函數

第二十二頁，共44頁。一階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

3.一階系統(xìtǒng)的頻率特性函數

第二十三頁，共44頁。一階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

3.一階系統(xìtǒng)的頻率特性函數

幅值衰減（量）:

系統的截止頻率:

一階系統的截止頻率:一階系統是一個低通環節

時間常數決定了一階系統的工作頻率范圍

第二十四頁，共44頁。一階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

例3.1某一階溫度傳感器被用來測量一反應容器中的溫度。假定溫度為頻率在1~5Hz之間的正弦信號。請根據時間常數，選擇一個合適的傳感器，假定可接受的穩態誤差為求時間常數第二十五頁，共44頁。一階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

4.一階系統(xìtǒng)的脈沖響應函數

第二十六頁，共44頁。一階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

5.一階系統的單位(dānwèi)階躍響應

第二十七頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

1.二階系統的數學(shùxué)描述

靜態靈敏度

無阻尼固有頻率

阻尼比

第二十八頁，共44頁。二階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

2.二階系統(xìtǒng)的傳遞函數

第二十九頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

2.二階系統(xìtǒng)的傳遞函數

第三十頁，共44頁。二階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

3.二階系統(xìtǒng)的頻率特性函數

第三十一頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

3.二階系統(xìtǒng)的頻率特性函數

過阻尼系統

臨界阻尼系統

欠阻尼系統

第三十二頁，共44頁。二階系統(xìtǒng)的動態特性動態(dòngtài)特性

例3.2已知二階系統：求系統(xìtǒng)的穩態輸出。已知輸入：第三十三頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

例3.2已知二階系統：求系統(xìtǒng)的穩態輸出。已知輸入：如何求系統的瞬態輸出？第三十四頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

4.二階系統(xìtǒng)的脈沖響應函數

第三十五頁，共44頁。二階系統的動態(dòngtài)特性動態(dòngtài)特性

5.二階系統(xìtǒng)的單位階躍響應

趨于穩態值的時間長短

響應速度

第三十六頁，共44頁。系統對任意輸入(shūrù)的響應動態(dòngtài)特性

響應：求解：

復數域

頻率域

第三十七頁，共44頁。標定(biāodìnɡ)動態(dòngtài)特性

1.頻率響應(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)法實驗方法：對測試系統施加某個頻率的正弦激勵，測出穩態時相應的正弦輸出與輸入的幅值比和相位差，便是該激勵頻率下測試裝置的頻率特性。

1）一階系統時間常數的確定第三十八頁，共44頁。標定(biāodìnɡ)動態(dòngtài)特性

1.頻率響應(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)法2）二階系統阻尼比和固有角頻率的確定2、由曲線上得出1、實驗獲得幅頻特性曲線3、利用下面兩式計算第三十九頁，共44頁。標定(biāodìnɡ)動態(dòngtài)特性

2.階躍響應(xiǎngyìng)法1）一階系統時間常數的確定第四十頁，共44頁。標定(biāodìnɡ)動態(dòngtài)特性

2.階躍響應(xiǎngyìng)法2）二階系統阻尼比和固有角頻率的確定第四十一頁，共44頁。不失真傳遞信號(xìnhào)的條件

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