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误差分析部分的流程图如图3.14所示,
图3.14 误差分析部分的流程图
正弦信号与加了均匀白噪波后的波形在一张波形图上显示出来,最大误差最小误差都正确的计算并显示在前面板上。如图3.15所示,
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图3.15 正弦信号波形误差计算前面板
等速信号与加了均匀白噪波后的波形在一张波形图上显示出来,最大最小
误差以及均方差都正确的计算并显示在前面板上。如图3.16所示,
图3.16 等速信号波形误差计算前面板
3.5 阶跃信号的误差分析
阶跃信号的误差分析与正弦和等速信号不同,它是通过与对应的阶跃响应特征曲线做误差分析。主要计算三个参数指标:超调量、调节时间、最后一点对应的值。
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超调量是指系统在阶跃信号作用下,误差曲线超出0值后的最大值,也就是最大偏移量,要求出它的值只需要关注误差曲线的变化范围。只需在数组后面加一个“数组最大值和最小值”控件,超调时间通过最大值的索引乘2得到,默认采样点时间间隔为2ms。具体步骤如下,右击鼠标在“编程”中找到“文件”,选择“文件常量”中的“路径常量”,用来设定要求读取的文件路径。同样的方法,在“文件”中找到“读取电子表格文件”控件,它的“文件路径”输入端与“路径常量”的输出端相连,在“编程”中的“数组”中找到“二维数组转置”控件,“索引数组”控件和“数组最大值和最小值”控件,将“二维数组转置”的输入输出端分别连接在“读取电子表格文件”控件的输出端和“索引数组”控件的输入端。“索引数组”控件的输出端“第一行”直接与波形图相连就能显示出波形,与“数组最大值和最小值”控件的输入端连接就可以通过“数组最大值和最小值”控件得到超调量的值以及时间。
调节时间是指相应到达并保持在误差带内所需的最短时间,记录调节时间同样可以响应曲线和误差带的关系来判断。调节时间是通过一个for循环,从数组的最后一个开始,知道找到误差超过误差门限的那个点为止,找出它的索引,从而可以得到调节时间。其中用到了“数组大小”控件,是用来计算数组的个数的。“索引数组”控件是用来查找数组中的数,在for循环外利用一个“反转一维数组”控件使数组从最后一个开始索引[15]。将“反转一维数组”控件的输出端与“减”控件相连,“减”控件的另外一端创建常量“100”,输出端再与“绝对值”控件相连,最后再进入“while”循环中,与“索引数组”控件和“数组大小”控件的输入端相连,“索引数组”控件的输出端通过“大于或等于?”控件与误差门限相连,“大于或等于?”控件的输出端与“while循环”相连,真时停止。“数组大小”的输出端与“索引数组”控件的输出索引端相连,最后再经数值显示控件输出来即可。
最后一点的数值可以利用“数组子集”控件得到,首先点击鼠标右键在“编程”中找到“数组”中的“反转一维数组”控件,将它的输入端与“索引数组”控件的输出端相连,将“数组子集”控件的输入端连在“反转一维数组”控件的输出端,“索引”端创建常量0,从数组第一个元素开始,数组长度创建常量为1,这样在“数组子集”控件的输出端连一个显示控件就可以得到最后一点的数值。
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总的程序框图如图3.17所示,
图3.17 阶跃信号误差分析的程序框图
调节时间计算的流程图如图3.18所示,
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图3.18 计算调节时间流程图
本文将计算两种阶跃响应曲线的误差分析,一种是衰减振荡曲线,它的阻尼系数在0到1之间,随着阻尼系数的增大,上升时间增大,超调量变大,调节时间变短,其误差分析结果与前面板如图3.19所示。
另外一种是单调变化曲线,它的阻尼系数大于1,响应是非振荡的,无超调量。它的程序框图跟衰减振荡相似,只是少了计算超调量部分。它的前面板及误差分析数据如图3.20所示,