系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析

1、蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期一、實(shí)訓(xùn)目的1、掌握終值定理求穩(wěn)態(tài)誤差的方法；2、在不同輸入信號(hào)作用下，觀察穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、型別的關(guān)系；3、比較干擾在不同的作用點(diǎn)所引起的穩(wěn)態(tài)誤差。二、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1、給定信號(hào)輸入作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析。24已知控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示，其中G(s) K1，G2(s)，反饋通道傳遞函數(shù)2s 10.4s 1H(s) 1。3 ?-1京駛月朽占*(1) 建立上述控制系統(tǒng)的仿真動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖；令開環(huán)增益為K1=1 ,分別對(duì)系統(tǒng)輸入階躍信號(hào)和斜坡信號(hào)，用示波器觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線和誤差響應(yīng)曲線；并分別計(jì)算不同輸

2、入信號(hào)下的穩(wěn)態(tài)誤差值；(2) 改變系統(tǒng)增益K1 (自行選取增益值，如K1=10)，用示波器觀察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差曲線，計(jì)算穩(wěn)態(tài)值，分析開環(huán)增益變化對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。如果前向通道中再串聯(lián)一個(gè)積分環(huán)節(jié)，(增益值K1值同第三步)，用示波器觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線和誤差響應(yīng)曲線，計(jì)算穩(wěn)態(tài)值，分析開環(huán)增益變化對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。建立如下圖1所示的仿真結(jié)構(gòu)圖，令開環(huán)增益K1=1，輸入單位階躍信號(hào)，運(yùn)行得到單位階躍響應(yīng)曲線和單位階躍誤差響應(yīng)曲線(圖2)：圖1單位階躍信號(hào)作用下，K1=1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系電子信息工程學(xué)院 班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期建立如下圖3所示的仿真結(jié)

3、構(gòu)圖，令開環(huán)增益K1=1，輸入單位斜坡信號(hào)，運(yùn)行得到單位斜坡響應(yīng)曲線和單位斜坡誤差響應(yīng)曲線（圖4）:圖4單位斜坡信號(hào)作用下，K1=1的仿真曲線第2頁共8頁指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期通過計(jì)算，在階躍信號(hào)作用下，K1=1的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差值ess為0.11;在斜坡信號(hào)作用下，K1=1的系統(tǒng)穩(wěn) 態(tài)誤差值ess無窮大，這也剛好驗(yàn)證了圖2和圖4。建立如下圖5所示的仿真結(jié)構(gòu)圖，令開環(huán)增益K1=10，輸入單位階躍信號(hào)，運(yùn)行得到單位階躍響應(yīng)曲線和單位階躍誤差響應(yīng)曲線（圖6）:建立如下圖7所示的仿真結(jié)構(gòu)圖，令開環(huán)增益K1=10，輸入單位斜坡信

4、號(hào)，運(yùn)行得到單位斜坡響應(yīng)曲線和單位斜坡誤差響應(yīng)曲線（圖8）:指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系電子信息工程學(xué)院 班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期“1卩里忙科北斯唱找圖8單位斜坡信號(hào)作用下，K1=10的仿真曲線通過計(jì)算，在階躍信號(hào)作用下，K1=10的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差值 餅為0.0123;在斜坡信號(hào)作用下，K1=10的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差值ess無窮大，這也剛好驗(yàn)證了圖6和圖8。通過對(duì)比圖2和圖6可知，開環(huán)增益 K對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差有影響，K越大，穩(wěn)態(tài)誤差越?。籏越小，穩(wěn)態(tài)誤差越大。因此，適當(dāng)提高開環(huán)增益K可減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但不利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、干擾信號(hào)輸入作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析

5、。15已知控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示，其中G(s) -，G2(s)-反饋通道傳遞函數(shù) H (s) 1。s0.5s 1£ 2-2壬世瑋中迥"1) 建立上述控制系統(tǒng)的仿真動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖；2) 干擾信號(hào)加在N1和N2的位置時(shí)，用示波器觀察系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差曲線；并分別計(jì)算干擾信號(hào)為階躍信號(hào)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差值 essn、essn2 ；建立如下圖9所示的仿真結(jié)構(gòu)圖，無輸入，在N1處施加階躍干擾信號(hào)，運(yùn)行得到仿真曲線(圖10)：第_4頁 共頁指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期圖9在N1處施加階躍干擾信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖10在N1處

6、施加階躍干擾信號(hào)的仿真曲線利用 MATLAB 編程命令計(jì)算得：essn= 1.4877e-014 0。圖11在N2處施加階躍干擾信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12):第5頁共8頁指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院 班級(jí) 姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期圖12在N2處施加階躍干擾信號(hào)的仿真曲線利用MATLAB編程命令計(jì)算得：essn2=1。3、根據(jù)圖2-2觀察階躍干擾作用于不同位置時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小。階躍干擾作用越靠前，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小；階躍干擾作用越靠后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大。但系統(tǒng)幾乎同時(shí) 到達(dá)穩(wěn)態(tài)。4、 同時(shí)施加輸入信號(hào) R和干擾信號(hào)N （均為階躍信號(hào)）。建立如下圖13所示的

7、仿真結(jié)構(gòu)圖，輸入階躍信號(hào)，在N1處施加階躍干擾信號(hào)，運(yùn)行得到仿真曲線（圖圖13階躍輸入，在N1處施加階躍干擾信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第6頁共8頁指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱實(shí)訓(xùn)日期系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析圖14階躍輸入，在N1處施加階躍干擾信號(hào)的仿真曲線建立如下圖15所示的仿真結(jié)構(gòu)圖，輸入階躍信號(hào), 在N1處施加階躍干擾信號(hào)，運(yùn)行得到仿真曲線（圖第 m 共頁指導(dǎo)教師簽名蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告院系 電子信息工程學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)實(shí)訓(xùn)名稱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)訓(xùn)日期三、思考題1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)開環(huán)增益和輸入信號(hào)類型的關(guān)系；開環(huán)增益越大，穩(wěn)態(tài)誤差越??；開環(huán)增益越小，穩(wěn)態(tài)誤差越大。因此，適當(dāng)提高開環(huán)增益可以減小系統(tǒng) 的穩(wěn)態(tài)誤差，但不利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同一控制系統(tǒng)在不同形式的輸入信號(hào)的作用下有不同的穩(wěn)態(tài)誤差，具體如下表所示:靜態(tài)冕差系數(shù)階礙輸人慕1 1(1)料坡輸人r(t) = M刪達(dá)度輸人鞏門二¥1 &位溟塞% =速度謀差土右加速慶溟差令0X00A'"1 + J