自动控制原理系统建模 玻璃破碎报警器.ppt

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1、玻璃破碎报警器玻璃破碎报警器玻璃破碎报警器玻璃破碎报警器系统建模系统建模系统建模系统建模目录系统简介系统结构图及信号流图各部分传递函数总体数学模型总结系统简介 很多贵重物品柜台如珠宝店，展览橱窗、博物馆等场合为防盗和防抢劫，需要安装玻璃破碎能自动报警的装置。结合专业知识，运用压电传感器(利用传感器的震动的敏感特性来感知玻璃受撞击和破碎时产生的震动波)和测控电路等相关知识，进行这一系统的设计。系统流程图ZnO压电薄膜声传感器电荷放大器带通滤波电路电压比较器单片机控制输出报警信号系统信号流图XXgXmXdXbYG(S)M(S)D(S)B(S)压电传感器传递函数 压电式传感器可以看作是电荷发生器，它

2、又是一个电容器，根据电荷平衡得：Q 压电元件在外力作用下产生的电荷量；C 电容。C=C1+C2+C3其中C1 为压电元件容；C2为电缆电容；C3为外接电路的输入端电容；u 电容上建立的电压；i 一泄漏电流。压电传感器传递函数等效电路得式（1）经拉式变换得（2）由式可知系统为0型系统（1）（2）压电传感器特性压电传感器频率响应函压电传感器频率响应函数为：数为：幅频特性相频特性压电传感器幅频特性分析参数选择：压电传感器特性随着R 的增大A(w)曲线往左移，低频段的工作范围得到扩展。相频曲线则随着R 增大在低频段变陡，对相位敏感，在高频段相位变化近于0电荷放大器运算放大器的开环系数为A，由于电压是反

3、向输入，所以：假设反馈电阻Rf的阻值为无限大则：所以得放大输出：所以传递函数为：放大倍数一般为几百倍，此处设为500。带通滤波电路传递函数 对于带通滤波器，通对于带通滤波器，通带增益一般是指中心频率带增益一般是指中心频率处的增益处的增益 滤波器的理想特性是滤波器的理想特性是不可能在物理上实现的，不可能在物理上实现的，但可以用下式的传递函数但可以用下式的传递函数对理想特性加以逼近：对理想特性加以逼近：带通滤波电路传递函数为阻尼系数；w为固有频率带通滤波电路传递函数 对于二阶的滤波器，巴特沃思(逼近)滤波器的对于二阶的滤波器，贝塞尔(逼近)滤波器的根据二阶系统特征方程的分析可知，该滤波器的系统为一欠阻尼的系统()，但分母有一个零点会影响稳定性带通滤波稳定性仿真参数选择：总体模型系统总体传递函数：X(s)Y(s)总体结构稳定性分析对三阶系统运用劳斯定理分析：其特征方程为：列劳斯表：由劳斯定理可得该系统稳定总体结构稳定性分析谢谢各位谢谢各位