基于Simulink控制系统的稳态误差分析

1、基于Simulink限制系统的稳态误差分析、实验目的1,掌握使用Simulink仿真环境进行限制系统稳态误差分析的方法.2 .了解稳态误差分析的前提条件是系统处于稳定状态.3 .研究系统在不同典型输入信号作用下,稳态误差的变化.4 .分析系统在扰动输入作用下的稳态误差.5 .分析系统型次及开环增益对稳态误差的影响.扰动N(s)二、实验设备和仪器1 .计算机2 . MATLAB 软件三、实验原理1.误差的意义：a)给定信号作用下的稳态误差表征系统输出跟随输入信号的水平b)系统经常处于各种扰动作用下.如：负载力矩的变化,电源电压和频率 的波动,环境温度的变化等.因此系统在扰动作用下的稳态误差数值,

2、反映了系 统的抗干扰水平.注意：系统只有在稳定的前提下,才能对稳态误差进行分析定义式法求稳态误差2,给定信号作用下的误差Er(s),Er(S)er(S)gR(S)R(s)1 G(s)H(s)扰动信号作用下的误差Ed(s), Ed(s) ed(s)k(s)G2(S)H(S)D(S)1 G(s)H (s)R(s)是给定输入信号(简称给定信号)；D(s)是扰动输入信号(简称扰动信号)G(s)H (s)是开环传递函数.3,静态误差系数法(只能用于求给定信号作用下误差)这种简便的求解给定信号稳态误差essr的方法叫做静态误差系数法,首先给RE|. 可2G(S) r r出系统在不同输入信号下的误差系数的I

3、定义：B(s) I H (s)当R s 员时,定义静态位置误差 s系数为：Kp limG(s)H(s)当Rs 当时,定义静态速度误差系数为：Kv lim sgG(s)H(s)s2s 0当R s 当时,定义静态加速度误差系数为：Ka lim s2g3(s)H(s)ss 0表5-1给定信号作用下系统稳态误差essr系统型阶跃信号输入速度信号输入加速度信号输入号Rs应 sRs上 sR s当3 s0ooooI0ooR00四、实验内容1 .比照“给定信号作用下系统稳态误差 &r表分析发现,影响系统稳态误差eSSr 有以下2个方面：a系统的结构参数b输入信号2 .分析系统在给定输入作用下的稳态误差,验证上

4、面的结论.构建如以下图所示的2个稳定的单位负反响系统,仿真运行后,将实验结果填 入下表：图5-1 实验对象Simulink连接图表5-2图5-1给定信号作用下系统0.35Step Response0.30.25k-0.10.2e0.150.1k=10.05k=100.050.150.250.30.350.45P m ATime (sec)System: sysFinal Value: InfSystem: Model (2)Final Value: InfSystem: Model (3)Final Value: InfLT1 Viewer0型系统单位斜坡1型系统单位斜坡单位阶跃的1型 单位阶

5、跃的0型系统系统开系单位阶跃信号Step做单位斜坡信号Ramp环传函统型别输入做输入0K=0.1essr= 0.0909K=0.1essr=00K=1essr = 0K=1= OOessr K=10essr=_0K=10essr=00IK=0.1essr= 0K=0.1e_ = oo气sr K=1essr= 0K=1e_ = ooessr K=10essr=_0K=10e_ = ooessr 结论0型系统在单位速度输入下,系统稳态误差均为 无穷;I型系统在单位阶跃输入下,系统稳态误差均为 _0当系统开环增益K一定时,假设想减小系统稳态误差,可以使 系统型号增加;当系统型时,假设想减小系统稳态误差,可以使开环增益K增加;以上说明系统稳态误差跟 开环系数k和积分个数 后美.3 .分析系统在扰动输入作用下的稳态误差.构建如以下图所示的单位负反响系统,假设输入信号r(t) 1(t),扰动信号n(t) 0,1?1(t),仿真运行后,得到给定信号作用下稳态误差eSSr=0扰动信号作用下稳态误差essn = -0.1,总的稳态误差ess essr essn =_-0,1.五、实验心得与体会通过本次试验,我学会了怎样用 Simu