一階和二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

發(fā)布時間:2024-07-19
如果知道測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪\算,通常都可以推算得到該測量系統(tǒng)對任何輸入的動態(tài)輸出響應(yīng)。但是測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中的具體參數(shù)確定通常需經(jīng)實驗測定,亦稱動態(tài)標(biāo)定。工程上常用階躍和正弦兩種形式的信號作為標(biāo)定信號。階躍輸入信號的函數(shù)表達(dá)式為
式中,a為階躍輸入信號幅值。
采用階躍輸入信號具有適用性廣、實施簡單、易于操作等特點。采用正弦輸入信號對分析測量系統(tǒng)頻率特性十分方便,但在對壓力、流量、溫度、物位等檢測系統(tǒng)的實際應(yīng)用中一般難以碰到被測參量以正弦方式變化的情況,可把被測參量隨時間變化看作是在不同時刻一系列階躍輸入的疊加。工程上常見的各類檢測系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性大都與理想的一階或二階系統(tǒng)相近,少數(shù)復(fù)雜系統(tǒng)也可近似地看作兩個或多個二階系統(tǒng)的串并聯(lián)。
1.一階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)微分方程
不論是電學(xué)、力學(xué),還是熱工測量系統(tǒng),其一階系統(tǒng)的運動微分方程最終都可化成如下通式
?。?)
式中,y(t)為測量系統(tǒng)的輸出函數(shù);x(t)為測量系統(tǒng)的輸入函數(shù);為測量系統(tǒng)的時間常數(shù);k為測量系統(tǒng)的放大倍數(shù)。
上述一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式為
 (2)
上述一階系統(tǒng)的頻率特性表達(dá)式為
(3)
其幅頻特性表達(dá)式為
 (4)
其相頻特性表達(dá)式為
(5)
2.二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)微分方程
不論是電學(xué)、力學(xué)或熱工測量系統(tǒng),其二階系統(tǒng)的運動微分方程最終都可化成如下通式
(6)
式中,為二階系統(tǒng)的固有角頻率;為二階系統(tǒng)的阻尼比;k為二階系統(tǒng)的放大倍數(shù)或稱系統(tǒng)靜態(tài)靈敏度。
上述二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表達(dá)式為
?。?)
上述二階系統(tǒng)的頻率特性表達(dá)式為
(8)
其幅頻特性表達(dá)式為
?。?)
其相頻特性表達(dá)式為
 (10)
下面著重介紹一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)。
上一個:拉桿式測流儀的使用說明,工作原理
下一個:電子產(chǎn)品做可靠性試驗的目的和特點及可靠性試驗的方法

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