系统稳态误差分析

苏州市职业大学实训报告

院系 电子信息工程学院 班级 姓名 学号 实训名称 系统稳态误差分析 实训日期 一、实训目的 1、掌握终值定理求稳态误差的方法； 2、在不同输入信号作用下,观察稳态误差与系统结构参数、型别的关系； 3、比较干扰在不同的作用点所引起的稳态误差。 二、实训内容 1、给定信号输入作用下，系统的稳态误差分析。 已知控制系统的动态结构图如下所示，其中G1(s)?K1?24，G2(s)?，反馈通道传递函数2s?10.4s?1H(s)?1。 （1)建立上述控制系统的仿真动态结构图；令开环增益为K1=1,分别对系统输入阶跃信号和斜坡信号，用示波器观察系统的响应曲线和误差响应曲线；并分别计算不同输入信号下的稳态误差值 ； （2)改变系统增益K1（自行选取增益值，如K1=10），用示波器观察系统的稳态误差曲线，计算稳态值，分析开环增益变化对稳态误差的影响。 如果前向通道中再串联一个积分环节，（增益值K1值同第三步），用示波器观察系统的响应曲线和误差响应曲线，计算稳态值，分析开环增益变化对稳态误差的影响。 建立如下图1所示的仿真结构图，令开环增益K1=1，输入单位阶跃信号，运行得到单位阶跃响应曲线和单位阶跃误差响应曲线（图2）： 图1 单位阶跃信号作用下，K1=1的系统结构图 第 1 页 共 8 页 指导教师签名

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院系 电子信息工程学院 班级 姓名 学号 实训名称 系统稳态误差分析 实训日期 图2 单位阶跃信号作用下，K1=1的仿真曲线 建立如下图3所示的仿真结构图，令开环增益K1=1，输入单位斜坡信号，运行得到单位斜坡响应曲线和单位斜坡误差响应曲线（图4）： 图3 单位斜坡信号作用下，K1=1的系统结构图 图4 单位斜坡信号作用下，K1=1的仿真曲线 第 2 页 共 8 页 指导教师签名

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院系 电子信息工程学院 班级 姓名 学号 实训名称 系统稳态误差分析 实训日期 通过计算，在阶跃信号作用下，K1=1的系统稳态误差值ess为0.11；在斜坡信号作用下，K1=1的系统稳态误差值ess无穷大，这也刚好验证了图2和图4。 建立如下图5所示的仿真结构图，令开环增益K1=10，输入单位阶跃信号，运行得到单位阶跃响应曲线和单位阶跃误差响应曲线（图6）： 图5 单位阶跃信号作用下，K1=10的系统结构图 图6单位阶跃信号作用下，K1=10的仿真曲线 建立如下图7所示的仿真结构图，令开环增益K1=10，输入单位斜坡信号，运行得到单位斜坡响应曲线和单位斜坡误差响应曲线（图8）： 图7 单位斜坡信号作用下，K1=10的系统结构图 第 3 页 共 8 页 指导教师签名

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院系 电子信息工程学院 班级 姓名 学号 实训名称 系统稳态误差分析 实训日期 图8 单位斜坡信号作用下，K1=10的仿真曲线 通过计算，在阶跃信号作用下，K1=10的系统稳态误差值ess为0.0123；在斜坡信号作用下，K1=10的系统稳态误差值ess无穷大，这也刚好验证了图6和图8。 通过对比图2和图6可知，开环增益K对系统的稳态误差有影响，K越大，稳态误差越小；K越小，稳态误差越大。因此，适当提高开环增益K可减小系统的稳态误差，但不利于提高系统的稳定性。 2、干扰信号输入作用下，系统的稳态误差分析。 已知控制系统的动态结构图如下所示，其中G1(s)?15，G2(s)?反馈通道传递函数H(s)?1。 s0.5s?1 1） 建立上述控制系统的仿真动态结构图； 2） 干扰信号加在N1和N2的位置时，用示波器观察系统的稳态误差曲线；并分别计算干扰信号为阶跃信号时系统稳态误差值essn1、essn2； 建立如下图9所示的仿真结构图，无输入，在N1处施加阶跃干扰信号，运行得到仿真曲线（图10）： 第 4 页 共 8 页 指导教师签名 苏州市职业大学实训报告

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