二阶系统的稳态性能研究.docx
试验十二二阶系统的稳态性能探讨试验原理1.对试殴所运用的系统进行分析为系统建模时，须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，只仃在响应已经特别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)=O时,单位阶跃响应的误差为：1110(0.01s+I)210=Iim(s)=Iim1.；=S.0S10+RS.0U(1.s+1.)2+10+R/20+R10(0.01s+I)2随开环增益的增大，槎态误差慢慢变小。WS1.C1C(HF,1.10.01.s÷1-R+101io,-o.ois+.当=0、n(t)=1.(t)时，单位阶跃响应的误差为:o(ois÷)2io随开环增益的增大，稳态误差慢慢变小。当r(t)=O、n=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10+R10+R1IO(O.O1.s+1)1010+REa=嗽G10+r)=10+R=20Tr1+7IJr-10(0.01s+I)210施开环增益的增大，稳态误差慢慢增大。当r(t)=1.(t),n(t)=O,A3(三)为积分环节时，单位阶跃响应的误差为:110+R)=Iims»01=Iim(s-sos1 +10(0.01s+1)×0.01s10(0.01s+1)X0.0IsX10(0.01s+1)×0.01s+10+R；=°试验目的1 .进步通过试验了解稳态误差与系统结构、参数及输入信号的关系:(1) J'解不同典型输入信号对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格态误差；(3)探讨系统的开环增益K对稳态误差的影晌。2,了解扰动信号对系统类型和稳态误差的影响。3、探讨减小直至消退稔态误差的措施.试验步骤阶票响应的稳态误差:(1)当r(t)=1.(t),n(t)=O1.,A(三),A3(三)为惯性环通Az(三)为比例环节，视察系统的输出C(t)和稳态误差。跖并记录开环放大系数K的变更对二阶系统输出和稳态误差的影响。(2)将A：；(三)改为枳分环节，团视察并记录二阶系统的稳态误差和变更。(3)当r(t)=On(t)=1.(t)时,扰动作用点在f点,A(三),A3(三)为惯性环节，Az(三)为比例环节，视察系统的输出C(t)和稳态误差"S,并记录开环放大系数K的变更对二阶系统输出和桎态误差的影响。(4)当r(t)=O,n(t)=1.(t),招扰动点从f点移动到g点，人心)，A3(三)为惯性环忆Az(三)为比例环怛视察系统的输出C和稳态误差Css,并记录开环放大系数K的变更对二阶系统输出和稔态误差的影响。(5)当r(t)=O、n(t)=1.(t)时，扰动作用点在f点时，视察并记录当A1.(三),As)分别为积分环节时系统的稳态误差Css的变更。(6)当r=1、n(t)=1.(t)时，扰动作用点在f点时，分别视察并记录以下状况时系统的稳态误差CSSa. A(三),A3(三)为惯性环节；b. Ai(三)为积分环节,A3(三)为惯性环节:C.A1.(三)为惯性环节，A3(三)为积分环节。试验结果阶跃响应(1) r(t)=1.(t).n(t)=O.A(三),A3(三)为惯性环节，Az(三)为比例环节，R=Oka平均值M250ms11-0ec-1220:44取消自动设置TDS1001B-SC-21:08:302012-12-11r(t)=1.(t),n(t)=O,A(三),A：,(三)为惯性环节，A2(三)为比例环节，R=200kMPoc(U)OOfMEASURECH2对上面两次试验结果比较可知，开环增益越大，系统对于阶跃输入的稳态误差越小同时，开环增益会影响到稔态响应中的响应速度和超调量(2) r(t)=1.(t),Wt)=0.将A3(三)改为积分环节MPw:OOOOSMEASUREi(-T.CH2频率由以上试脸结果，一型系统对阶跃输入没有稔态误差r(t)=O.n=1.(t),扰动作用点在f点，A(三),A3(三)为惯性环节，Az(三)为比例环节，R=330kQMPw:MOoJAUTOSET12JUin.取消自动设置txtoovC1.OHr峻幅值?周期?平均值频率？C：EM2SQmsII-DeCT220:52TDS1001B-SC-21:15:412012-12-11r(t)=O.n(t)=1.(t).扰动作用点在f点，AiG),A3(三)为惯性环节,Az(三)为比例环节，R=OkQ1111n<_n_"11_(_I_f-、1.迤：¥方取消自”二动设置q：H.r.'-1.M2StbII-DeCT220:55TDS1001B-SC-21:18:412012-12-11由以上试脸结果，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=0、n(t)=1.(t),扰动作用点在g点，(三),人3为惯性环节，A、为比例环节，R=IOQJUU1.J-1.AUTosn取消自动设置TDS20128-21:22:382012-12-11r(t)=0,n(t)=1.(t),扰动作用点在g点，A(三),A3(三)为惯性环节，Az(三)为比例环节，R=200QMPoOOOOfAuosTBkJ1.QTnqd11-Dec-1221:13TDS2012B-21:22:042012-12-11由以上试险结果，当开环增益在扰动之后的时候,防开环增益的增大，系统对扰动的响应增大。(5) r(t)=O>n(t)=1.(t),扰动作用点在f点时，A1.(三)为积分环节MPocQOOOfAUTOSET/VvFFT2<峰-峰值4gmV面期？周期RMS?领率？HjEVMSOOrw11-Dec-1221:26取消自动设置CH2/-37mV<10HZTDS2012B-21:29:022012-12-11r(t)=O、n(t)=1.(t),扰动作用点在f点时,AMS)为积分环节MPot:OO(XHMEASURECH1.频率4211HCHT峰-峰值114VCH2频率MOTHt?(JmMSOOrm校显示屏按钮以改变测量chi/aocvTDS2012B.21:34:022012-12-11由以上试脸结果，反饿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退系统的稳态误差。(6) r(t)=1.(thn"1.(t),扰动作用点在f点时,Ai(三),A3(三)为惯性环节;MEASUKMPor0>003AimedH.Sn-IM50.0TW11-Dec-12»44峰-峰值98OmV周期2S2Aw?CH2峰.峰值122VCH2频率1967Hz?CHI无chiaWvC1.OHiTDS2012B.20:53:202012-12-11r(t)=1.(t).n(t)=1.(t),扰动作用点在f点时,A1.(三)为积分环节,A3(三)为惯性环节:TBkJ1.S1.TnQoMPw:OOOOJMEASUREH.1.MSOOrm11-Dec-1220:45TDS2012B-20:54:122012-12-11r(t)=1.(t).n(t)=1.(t),扰动作用点在f点时,A1.(三)为惯性环节,A4S)为积分环节;1.ekJ1.OT'")dMPokOOOOjMEASUK虐期由以上试脸结果，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。试验思索题1、系统开环放大系数K的变更对其动态性能pp、ts、tp)的影响是什么？对其秘态性能(CSS)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、IS不变、tp减小，稳态性能J减小，所以要变更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O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。型系统在阶跃信号输入时肯定有误差存在？对于。型系统，其节约响应的稔态误差表达式为ess=击，受实际器件的影响，开环增益K的值不行能无限大,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小些？因为开环增益的表达式出现在稳态误差表达式的分母上，当开环增益增大的时候，桎态误差减小。5、本试脸与试验结果比较可知,系统的动态性能和稳态精度对外环增益K的要求是相冲突的.冲突的关键在哪里？在限制工程中如何解决这对冲突？开环增益出现在特征方程的常数项中，对无阻尼自然薇荡频率和阻尼比都有影响。冲突的关键在于要减小系统的稳态误差就必需增大开环增益，而增大开环增益就会使得系统振荡，超调垃加大：限制工程中经常做折中处理，即在允许超调量的前提下，尽量增大开环增益或者在不引起系统振荡的状况下增加系统的型别。
