二阶系统的稳态性能研究..docx

实验十二二阶系统的稳态性能研究实验原理对实验所使用的系统进行分析为系统建模时，需要考虑各个环节的时间常数，应远小于输入正负方波的周期，只有在响应已经非常近稳定的时候才能将此时的值认为是稳态值。当r(t)=1(t)、n(t)=0时，单位阶跃响应的误差为：随开环增益的增大，稳态误差渐渐变小。当r(t)=0、n(t)=1(t)时，单位阶跃响应的误差为：随开环增益的增大，稳态误差渐渐变小。当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动位于开环增益之前的时候，单位阶跃响应的误差为：随开环增益的增大，稳态误差渐渐增大。当r(t)=1(t)、n(t)=0，为积分环节时，单位阶跃响应的误差为：实验目的1、进一步通过实验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系：（1）了解不同典型输入信号对于同一个系统所产生的稳态误差；（2）了解一个典型输入信号对不同类型系统所产生的稳态误差；（3）研究系统的开环增益K对稳态误差的影响。2、了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。3、研究减小直至消除稳态误差的措施。实验步骤阶跃响应的稳态误差：（1）当r(t)=1(t)、n(t)=0时，，为惯性环节，为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。（2）将改为积分环节，观察并记录二阶系统的稳态误差和变化。（3）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点，，为惯性环节，为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。（4）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，将扰动点从f点移动到g点，，为惯性环节，为比例环节，观察系统的输出C(t)和稳态误差，并记录开环放大系数Ｋ的变化对二阶系统输出和稳态误差的影响。（5）当r(t)=0、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点时，观察并记录当，分别为积分环节时系统的稳态误差的变化。（6）当r(t)=1(t)、n(t)=1(t)时，扰动作用点在f点时，分别观察并记录以下情况时系统的稳态误差a. ，为惯性环节；b. 为积分环节，为惯性环节；c. 为惯性环节，为积分环节。实验结果阶跃响应（1）r(t)=1(t)、n(t)=0，，为惯性环节，为比例环节，R=0 kΩr(t)=1(t)、n(t)=0，，为惯性环节，为比例环节，R=200 kΩ对上面两次实验结果比较可知，开环增益越大，系统对于阶跃输入的稳态误差越小同时，开环增益会影响到稳态响应中的响应速度和超调量（2） r(t)=1(t)、n(t)=0，将改为积分环节由以上实验结果，一型系统对阶跃输入没有稳态误差（3）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点，，为惯性环节，为比例环节，R=330kΩr(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点，，为惯性环节，为比例环节，R=0kΩ由以上实验结果，当开环增益在扰动之前的时候，随开环增益的增大，系统对扰动的响应减小。（4）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在g点，，为惯性环节，为比例环节，R=10Ωr(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在g点，，为惯性环节，为比例环节，R=200Ω由以上实验结果，当开环增益在扰动之后的时候，随开环增益的增大，系统对扰动的响应增大。（5）r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时，为积分环节r(t)=0、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时，为积分环节由以上实验结果，反馈通道的积分会使系统阶跃响应稳态值为零。反馈通道含惯性环节的系统，前向通道的积分无法完全消除系统的稳态误差。（6）r(t)=1(t)、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时，，为惯性环节；r(t)=1(t)、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时，为积分环节，为惯性环节；r(t)=1(t)、n(t)=1(t)，扰动作用点在f点时，为惯性环节，为积分环节；由以上实验结果，加在输入之后，扰动之前的积分环节可以使系统有较好的稳态特性。实验思考题1、系统开环放大系数Ｋ的变化对其动态性能(、、)的影响是什么？对其稳态性能（）的影响是什么？从中可得到什么结论？由开环增益在传递函数表达式中的位置，K的增大会使得增大、不变、减小，稳态性能减小，所以要改变稳态性能可以增大开环放大系数K，但同时得考虑K对动态性能的影响。2、为什么0型系统不能跟踪斜坡输入信号？零型系统没有积分环节，闭环传递函数中，分母上没有s，对于斜坡响应，分母上有一个s无法被约掉，随着时间的增长，误差越来越大，无法跟踪斜坡输入。3、为什么0型系统在阶跃信号输入时一定有误差存在？对于0型系统，其节约响应的稳态误差表达式为，受实际器件的影响，开环增益K的值不可能无限大，因此误差毕然存在。4、为使系统的稳态误差减小，系统的开环增益应取大些还是