一二階系統(tǒng)全參數(shù)地測量與確定

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案廣西大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙姓名：劉志浩指導(dǎo)老師：林老師成績：學(xué)院：電氣工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化班級：132實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一、二階系統(tǒng)參數(shù)的測量與確定2015年4月23日其他組員:魯巍和劉志浩設(shè)計(jì)了MATLAB仿真并一起調(diào)試了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)夏超設(shè)計(jì)了電路圖并在 multism 中做了仿真劉志浩通過和魯巍，夏超討論對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，撰寫了實(shí)驗(yàn)報(bào)告?！緦?shí)驗(yàn)時(shí)間】2015年4月23日【實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)】廣西大學(xué)綜合樓 808【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)會(huì)一、二階系統(tǒng)參數(shù)的測定方法?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件】labACT實(shí)驗(yàn)平臺與虛擬示波器【實(shí)驗(yàn)原理】給定了模型或者系統(tǒng)，求其時(shí)域響應(yīng)，一般稱為一個(gè)正問題。而有了系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)（有時(shí)候是一條連續(xù)的曲線，有時(shí)候則是一個(gè)信號序列）之后，反過來推算（估算）系統(tǒng)的模型，則是一個(gè)反問題。在工程實(shí)踐中，更多遇到的是反問題。也就是說，對于待控制的對象的模型（也就是其特性）一般來說是不知道的。即待控制的對象是一個(gè)灰箱甚至黑箱。但我們可以通過實(shí)驗(yàn)（人為地加一些輸入信號）或者根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行記錄，獲取系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)，然后再來估算系統(tǒng)的模型。系統(tǒng)模型的估算又分為兩類。一種情況是，已經(jīng)知道了系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)，比如說，是一個(gè)一階系統(tǒng)或者二階系統(tǒng)，但對其內(nèi)在的參數(shù)還不知道。這種問題稱為參數(shù)估算（或者估計(jì)）。另外一種情況更為復(fù)雜，就連系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都不知道，需要根據(jù)系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)先去估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后再去估算系統(tǒng)的參數(shù)。這種問題稱為系統(tǒng)辨識。本次試驗(yàn)針對一階和二階線性系統(tǒng)依時(shí)域響應(yīng)對參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。1、對一階系統(tǒng)采用小車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（如圖 1）為對象忽略車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可假設(shè)小車收到的摩擦阻力大小與運(yùn)動(dòng)速度成正比，方向與汽車運(yùn)動(dòng)方向相反，系統(tǒng)可以簡化成簡單的質(zhì)量阻尼系統(tǒng)。小車運(yùn)動(dòng)模型根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，該系統(tǒng)的模型可以表示為精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案mv bv uy v其中，m為小車的質(zhì)量， u為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力， b為阻力系數(shù)。假設(shè)系統(tǒng)的初始條件為零，則動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 Laplace 變換為msV(s)+bV(s)=U(s)整理得小車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)

Y(s)=V(s)Y(s) 1U(s) ms b2、二階系統(tǒng)以雙容水箱系統(tǒng)（如圖 3）為對象根據(jù)流體力學(xué)與管道基本結(jié)構(gòu)，可以將雙容水箱的模型簡化為一個(gè)二階系統(tǒng)W(s)

K(T1s 1)(T2s 1) K雙容水箱系統(tǒng)【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、過程與分析】某小車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)模擬電路圖如圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Multisim 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下某雙容水箱系統(tǒng)的模擬電路如圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案Multisim 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下labACT 實(shí)驗(yàn)臺仿真結(jié)論如下圖精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案由圖可得以下數(shù)據(jù)：輸入值Ui(v) 最終平穩(wěn)值(v) 達(dá)到平穩(wěn)時(shí)間(s)4.30 4.26 1.460由上表可得K4.2600.991；T1.4600.487。G(s)4.303m=0.487/0.991=0.491;b=1/0.991=1.009，所以m0.491b1.009

0.991 ,對應(yīng)系數(shù)相等得0.487s1精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案最大超調(diào)量σ%平穩(wěn)值(v)達(dá)到平穩(wěn)時(shí)間ts(s)0.391.880.49增益D=(1.88-0)/2=0.94，超調(diào)量σ%=39%，由ln(0.39)=-πξ/12解得ξ=0.29。由ts=ln(0.0512)/ξn=0.49,解得n=21.39.所以G(s)s20.9421.39221.39220.2921.39s由K/T1T20.9421.392(T1T2)/T1T220.2921.39(1K)/T1T221.392K15.87解得T10.104T20.348【實(shí)驗(yàn)結(jié)論與總結(jié)】本次實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)了一階、二階系統(tǒng)參數(shù)的測定方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)在誤差允