实验三 线性系统稳态误差的研究
一、实验目的
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。
二、实验设备
同实验一。
三、实验内容
1.观测 0 型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应,并测出它们的稳态误差。
2.观测Ⅰ型二阶系统的单位阶跃和斜坡响应,并测出它们的稳态误差。
3.观测Ⅱ型二阶系统的单位斜坡和抛物线响应,并测出它们的稳态误差。
四、实验原理
下图为控制系统的方框图:
该系统误差 E(S)的表达式为:
式中 G(S)和 H(S)分别为系统前向通道和反馈通道中的传递函数。由上式可知,系统的
误差不仅与其结构参数有关,而且也与其输入信号 R(S)的大小有关。本实验就是研究系统
的稳态误差与上述因素间的关系。
有关 0 型、Ⅰ型和Ⅱ型系统跟踪不同的输入信号时稳态误差的理论计算及其实验参考模
拟电路,请参见附录。
五、实验步骤
1.利用实验平台上的通用电路单元,设计(具体可参考本实验附录中的图 3-2)一个由两
个惯性环节组成的 0 型二阶闭环系统的模拟电路。待检查电路接线无误后,接通实验平台的
电源总开关,并开启±5V,±15V 直流稳压电源。
2.把采集卡接口单元的输出端 DA1、输入端 AD2 与电路的输入端相连,电路的输出
端则与采集卡接口单元中的输入端 AD1 相连。连接好采集卡接口单元与 PC 上位机的通信
线。待接线完成并检查无误后,在 PC 机上启动“THBDC-1”软件。观测 0 型二阶模拟电路
的阶跃特性,保存实验曲线并测出其稳态误差。
3.参考实验步骤 2 观测 0 型二阶模拟电路的斜坡响应曲线,并保存实验曲线,据此确
定其稳态误差。
4.参考实验步骤 1、2、3,设计(具体可参考本实验附录中的图 3-4)一个由一个积分环
节(积分环节锁零端的使用请参考实验一的相关步骤)和一个惯性环节组成的Ⅰ型二阶闭环
系统的模拟电路。并用上位机软件“THBDC-1”观测该系统的阶跃特性和斜坡特性,保存
实验曲线并分别测出其稳态误差。
5.参考实验步骤 1、2、3,设计(具体可参考本实验附录中的图 3-6)一个由两个积分环
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