現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)結(jié)課論文

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1、結(jié)課論文題目名稱動(dòng)態(tài)分析儀課程名稱現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)專業(yè)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名年月日一、研究?jī)?nèi)容（1）：設(shè)計(jì)一個(gè)典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過度過程的分析儀。（2）：輸入為：?jiǎn)挝浑A躍、單位斜坡、單位加速度、脈沖輸入、正弦。（3）：系統(tǒng)為典型的一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)。相關(guān)參數(shù)可調(diào)（4）：當(dāng)用戶在主界面輸入不同的輸入及系統(tǒng)時(shí)，要求輸出其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)域及頻域分析。（5）：如果在上述系統(tǒng)中加入延時(shí)環(huán)節(jié)（延時(shí)時(shí)間可調(diào)），對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)如何？二、研究方案設(shè)計(jì)一個(gè)典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過度過程的分析儀，典型一階連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：，典型二階連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：，試對(duì)該系統(tǒng)建立模

2、型，并分別繪出系統(tǒng)的以下不同的輸入時(shí)，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)域及頻域分析：（1）脈沖響應(yīng)曲線；（2）階躍響應(yīng)曲線；（3）單位斜坡；（4）單位加速度；（5）正弦激勵(lì)下的響應(yīng)曲線。本設(shè)計(jì)是基于LabVIEW的典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過度過程的分析儀，根據(jù)從總體到局部的設(shè)計(jì)原則，通過對(duì)系統(tǒng)功能的分析，將整個(gè)系統(tǒng)分解為實(shí)現(xiàn)不同功能的幾個(gè)部分，然后分別對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中要用到控制設(shè)計(jì)與仿真(ControlDesignandSimulation)模塊（需要自己下載）。在求取斜坡響應(yīng)時(shí)，通常利用階躍響應(yīng)的指令?；趩挝浑A躍信號(hào)的拉氏變換為，而單位斜坡信號(hào)的拉氏

3、變換為。因此，當(dāng)求系統(tǒng)G(s)的單位斜坡響應(yīng)時(shí)，可以先用s除G(s)，再利用階躍響應(yīng)命令，就能求出系統(tǒng)的斜坡響應(yīng)。例如，試求下列閉環(huán)系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)：對(duì)于單位斜坡輸入量，，因此同理：當(dāng)求系統(tǒng)G(s)的單位加速度響應(yīng)時(shí)，可以先用s除G(s)，再利用階躍響應(yīng)命令，就能求出系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)對(duì)于單位加速度輸入量，，因此從而對(duì)于研究單位斜坡和單位加速度輸入時(shí)，轉(zhuǎn)化為在單位階躍輸入條件下傳遞函數(shù)的研究。一、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前面板是LabVIEW的圖形用戶界面，在LabVIEW環(huán)境中可以對(duì)這些對(duì)象的外觀和屬性進(jìn)行設(shè)計(jì)，LabVIEW提供了非常豐富的界面對(duì)象

4、，可以方便地設(shè)計(jì)出生動(dòng)、直觀、操作方便的用戶界面。本實(shí)驗(yàn)中前面板顯示程序的輸入和輸出對(duì)象，即，控件和顯示器。前面板設(shè)計(jì)如圖一所示：圖1前面板程序框圖設(shè)計(jì)1：新建“典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的過度過程的分析儀.VI”，首先對(duì)上述幾個(gè)單元的傳遞函數(shù)進(jìn)行建模，添加若干個(gè)“CDConstructTransferFunctionModel.VI”并輸入恰當(dāng)?shù)膮?shù)就可實(shí)現(xiàn)這些單元的傳遞函數(shù)模型。在此使用符號(hào)化變量的表達(dá)式，以便對(duì)固有頻率和阻尼系數(shù)賦值。以及對(duì)Ts進(jìn)行賦值來確定系統(tǒng)是一階還是二階系統(tǒng)。2：再對(duì)建好的模型調(diào)用“CDImpulseResponse.V

5、I”、“CDStepResponse.VI”、和“CDLinearSimulation.VI”分別繪出系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)曲線、階躍響應(yīng)曲線和正弦激勵(lì)下的響應(yīng)曲線。3：添加“CDBode.VI”，并將建好的模型連接至該VI，以繪出系統(tǒng)Bode圖。為了保留多次繪制的結(jié)果，在程序中將每次的繪制數(shù)據(jù)添加至一個(gè)歷史數(shù)據(jù)組中，在傳給波形圖進(jìn)行繪制。4：按圖2所示連線。圖2程序面板一、結(jié)果分析當(dāng)Tz=0時(shí)，系統(tǒng)是一階系統(tǒng)，參數(shù)zeta變化時(shí)的0.2，0.5，0.8時(shí)的結(jié)果如圖中白（頻率圖中為黑色）、紅、綠三線所示，其中幅頻圖2和相頻圖2的輸入是斜坡函數(shù)，幅頻

6、圖2和相頻圖2的輸入是加速度函數(shù)。由圖可以看出：隨著時(shí)間常數(shù)的變化響應(yīng)過程越快。時(shí)間常數(shù)T反映系統(tǒng)的慣性，所以一階系統(tǒng)的慣性越小，其響應(yīng)過程越快；反之，慣性越大，響應(yīng)越慢。斜坡響應(yīng)的瞬態(tài)分量為衰減非周期函數(shù)。一階系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度輸入函數(shù)的跟蹤。當(dāng)Tz=0時(shí)，系統(tǒng)是二階系統(tǒng)。Zeta是阻尼系數(shù)，w是固有頻率。當(dāng)Tz=1，zeta=0.2，w=5時(shí)如白線，改變zeta=1時(shí)如紅線，改變zeta=1.8時(shí)如綠線。當(dāng)Tz=1，zeta=1，w=5時(shí)如白線，改變w=1.5時(shí)如紅線，改變w=9.5時(shí)如綠線。其中幅頻圖2和相頻圖2的輸入是斜坡函數(shù)，幅

7、頻圖2和相頻圖2的輸入是加速度函數(shù)。由圖可以看出：阻尼系數(shù)和固有頻率對(duì)二階系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間有影響。過阻尼和臨界阻尼響應(yīng)曲線都是非周期地趨于穩(wěn)態(tài)輸出，但臨界阻尼響應(yīng)具有更短的上升時(shí)間,響應(yīng)速度更快。如果在上述系統(tǒng)中加入延時(shí)環(huán)節(jié)（延時(shí)時(shí)間可調(diào)），對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)如何？動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)域上會(huì)出現(xiàn)向后平移，頻域上在系統(tǒng)中加入延遲環(huán)節(jié)后，不僅改變幅頻特性的形狀，還會(huì)使系統(tǒng)的相角滯后顯著增大。一、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，初步學(xué)習(xí)和掌握了LabVIEW的使用方法，它有區(qū)別與其他編程語言，使用圖形化的語言來進(jìn)行邏輯控制，其中信號(hào)流向如同C語言中語句被

8、依次執(zhí)行一樣，而許多控件節(jié)點(diǎn)如同子函數(shù)一樣，可以按照其定義的端點(diǎn)來連接，就和按函數(shù)形式調(diào)用函數(shù)一個(gè)道理，其中的循環(huán)結(jié)構(gòu)更加的形象易懂，容易上手。在這個(gè)試驗(yàn)過程中，我學(xué)習(xí)了LabV