精密测控-实验指导书12

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1、实验一微弱信号的相关检测1.实验目的1.1掌握相关检测的基本原理和方法;1.2学习应用相关消噪法从噪声信号中提取特定频率的微弱信号;1.3了解在低信噪比情况下相关检测方法的消噪原理和检出微弱周期信号的方法。2.实验原理在自然界中,事物的不同属性或两个不同事物之间的同一属性，总有互相关联的现象，不一定是简单的线性关系，也不一定是完全无关，如人的身高与体重，吸烟与寿命的关系等。随机信号的自相关函数表示波形自身不同时刻的相似程度。与波形分析、频谱分析相比，它具有能够在强噪声干扰情况下准确地识别信号周期的特点。相关是指客观事物变化量之间的相依关系，这种关系的强弱可以用相关函数，相关系数函数

2、，相干函数等进行定量描述。在离散情况下，信号x(n)和y(n)的互相关函数定义为：N−11⎡⎤R(k)=⎢∑x(n)y(k+n)⎥=E[x(n)y(k+n)]N⎣k=0⎦其中：k=0,1,2,……。为了去除函数x(n)和y(n)幅值大小对R（k）值，即相关程度的影响，信号分析中常进行归一化处理，即用相关系数函数来描述两个变量x、y之间的相关性，其定义式为：cE[(x−µ)(y−µ)]xyxyρ==xy1σσxy{E[(x−µ)2]E[(y−µ)2}2xyρ是一个无量纲系数，−1≤ρ≤1。当ρ=1时，说明x、y两变量是理想的线性相关；xyxyxyρ=0时，表示x、y两变量完全无关；0

3、<ρ<1时，表示两变量之间具有某种程度的相关性。xyxy式中ρ是两个随机变量波动量之积的数学期望，称之为协方差或相关性，表征了x、y之间xy的关联程度；σ、σ分别为随机变量x、y的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。xy3.实验设备与仪器计算机，专用相关分析软件。4.实验内容与步骤参考程序%%产生原始信号clearallfori=1:1:314*20s(i)=sin(i/100);endsn=awgn(s,20,'measured');fori=1:1:314*20n(i)=sn(i)-s(i);end1subplot(3,1,1)plot(s);subplot(3,1,2)p

4、lot(sn);subplot(3,1,3)plot(n);%%自相关forj=1:1:314*4a(j)=sn(j);b(j)=sn(j+59);endc=conv(a,b);c=c/314/4;figure;subplot(3,1,1)plot(a);subplot(3,1,2)plot(b);subplot(3,1,3)plot(c);编写Matlab程序，模拟自相关检测和互相关检测，得出结果。上机验证，并分析程序运行结果。5.实验报告要求（仅限于基本内容）5.1简述实验目的及实验原理5.2分别打印或绘制出一组互相关分析波形图和一组自相关分析波形图（在图中标明信号组成及各成分

5、的幅值等信息）。5.3结合相关分析曲线总结实验中的结果进行分析，得出主要结论。5.4写一下心得体会或对相关检测的理解。2实验二PID过程控制实验1、实验目的与要求1.1认识PID控制规律；1.2掌握PID参数工程整定法；1.3了解单个PID控制效果和抑制干扰作用的效果。2、实验设备与仪器计算机和相关模拟的软件。3、实验原理PID控制理论与技术是自动控制的重要组成部分，通过比例、微分、积分3种调节规律的组合，能够充分发挥其整体控制优势。通过对系统特性、干扰特点的分析和试验测试，可以确定合理的调节规律组合，给出最佳调节器参数，从而可以实现对整个生产过程进行高质量的自动控制。PID及其各

6、种改进的PID控制方法在生产实际中有着广泛的应用。下图为控制系统框图1tde(t)PID控制规律的形式为：Uy(t)=Kp[e(t)+∫e(t)dt]+TD]T0dtI离散PID增量控制算式为：∆Uy(k)=Kp∆e(k)+KIe(k)+KD[∆e(k)−∆e(k−1)]4、实验内容及步骤4.1启动Matlab中Simulink的方法第一种第二种方法在提示符下运行simulink。3第三种方法用Start菜单4.2打开Matlab中Simulink,建立一个新的模型文件。从simulink库中在sink中找到out和scope在source中找到step在continuous中找到

7、transferfcn在mathoperation中找到sum从simulinkextras库在additionallinear中找到PID建立好仿真模型。Ktransferfcn被控对象为，K为学号的后两位，M为学号的后两位中最大数。s(s+1)(s+M)Step中steptime设置为0，step1中steptime设置为10；simulation

8、simulateionparameters中的stoptime根据情况设定。根据仿真输出曲线，用工程整定法整定参数。