基于Simulink控制系统的稳态误差分析.doc

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1、基于Simulink控制系统的稳态误差分析一、实验目的1.掌握使用Simulink仿真环境进行控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。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能力。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

2、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，反映了系统的抗干扰能力。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，扰动信号作用下的误差，是给定输入信号（简称给定信号）；是扰动输入信号（简称扰动信号）；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的方法叫做静态误差系数法，首先给出系统在不同输入信号下的误差系数的定义：当时，定义静态位置误差系数为：当时，定义静态速度误差系数为：当时，定义静态加速度

3、误差系数为：表5-1给定信号作用下系统稳态误差系统型号阶跃信号输入速度信号输入加速度信号输入0∞∞Ⅰ0∞Ⅱ00四、实验内容1.对比“给定信号作用下系统稳态误差表”分析发现，影响系统稳态误差有以下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，验证上面的结论。构建如下图所示的2个稳定的单位负反馈系统，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型单位阶跃的0型系统系统开环传函系统

4、型别单位阶跃信号Step做输入单位斜坡信号Ramp做输入0K=0.1=0.0909K=0.1=∞K=1=0K=1=∞K=10=0K=10=∞ⅠK=0.1=0K=0.1=∞K=1=0K=1=∞K=10=0K=10=∞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，若想减小系统稳态误差，可以使系统型号增加；当系统型号一定时，若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和积分个数有关。3.分析系统在扰动输入作用下的

5、稳态误差。构建如下图所示的单位负反馈系统，若输入信号，扰动信号，仿真运行后，得到给定信号作用下稳态误差=0，扰动信号作用下稳态误差=-0.1，总的稳态误差=-0.1。五、实验心得与体会通过本次试验，我学会了怎样用Simulink进行仿真实验，并能够通过简单的仿真对影响系统稳态误差的因素进行分析。在不同的输入信号下，系统的稳态误差也有不同的变化，通过对系统的分析，可以通过改变因素来使系统达到稳定。