2021年系统动态特性讲义.ppt

内容提要：



热能与动力工程测试技术
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
1、动态特性
动态特性表示测试系统的输入信号从一个稳定状态突然变化到另一稳定状态时，其输出信号的跟踪能力。
由于测量系统均存在着惯性和阻尼，因此系统输出与输入之间存在着延时和失真，形成了动态误差。通过动态特性分析，确定动态误差，以便使其限制在实验要求的范围内。
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
线性时不变系统的基本性质
叠加性
比例性
微分特性
积分特性
频率保持性
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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时域中的微分方程
复频域中的传递函数
频率域中频域特性
热能与动力工程测试技术
一、动态特性的数学描述
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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第二章
测试系统的动态特性
概念清晰，输入-输出关系明了，可区分
暂态响应和稳态响应，但求解方程困难。
热能与动力工程测试技术
（1）微分方程
特点
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
时域
微分方程
时域的解
复频域
代数方程
复频域的解
第二章
测试系统的动态特性
拉普拉斯变换
拉氏反变换
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系统动态特性
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拉普拉斯变换的定义
若时间函数 f(t) 在 t > 0 有定义，则 f(t) 的
拉普拉斯变换（简称拉氏变换）为
s — 复变量（复频率），s = σ + jω
f（t）— F（s）的原函数
F(s)=L[f(t)]
F（s） — f（t）的象函数
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
（补充）
拉普拉斯变换的性质
线性组合定理
若F1(s)=L[f1(t)]， F2(s)=L[f2(t)]
则 L [af1(t) ± bf2(t)] = aF1(s) ± bF2(s)
微分定理
L[f (t)]= F(s)

积分定理
L[f (t)]= F(s)
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
（2）传递函数(Transfer function)
定义 传递函数是输出信号(时域)与输入信号(时域)
之比。
第二章
测试系统的动态特性
可通过实验求得。
分母中的s的幂次n代表系统微分方程的阶数。
优点 表示了传感器本身特性，与输入输出无关，
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系统动态特性
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热能与动力工程测试技术
传递函数的特性
仅描述系统本身的动态特性，与输入和初始
条件无关。
不说明被描述系统的物理结构，不论是电路
结构还是机械结构，只要动态特性相似均可
用同一类传递函数来描述。
传递函数的分母取决于系统的结构（输入方
式、被测量及测点布置等）
第二章
测试系统的动态特性
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系统动态特性
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