系统性能指标优化方法

性能指标是衡量系统性能的一组参数。对系统稳态响应和瞬态响应的要求，常由系统在一定的典型输入信号作用下的具体性能指标来表示。性能指标有许多形式，它随研究方法的不同而不同，而且各有其特点。这里着重讨论时域的瞬态响应性能指标。关于系统稳态响应的性能指标将在3.3中介绍。

在系统能稳定工作的条件下，系统的瞬态性能通常以系统在初始条件为零的情况下，对单位阶跃输入信号的响应特性来衡量，如图3-6所示。这时瞬态响应主要有以下几个性能指标。

图3-6 单位阶跃响应

①最大超调量σp——响应曲线偏离稳态值的最大值，常以百分比表示，即

最大超调量说明系统的相对稳定性。

②延滞时间td——响应曲线到达稳态值50％所需的时间，称为延滞时间。

③上升时间tr——它有几种定义：

a.响应曲线从稳态值的10％到90％所需时间；

b.响应曲线从稳态值的5％到95％所需时间；(www.xing528.com)

c.响应曲线从零开始至第一次到达稳态值所需的时间。

一般对有振荡的系统常用c，对无振荡的系统常用a。

④峰值时间tp—响应曲线到达第一个峰值所需的时间，定义为峰值时间。

⑤调整时间ts——响应曲线从零开始到进入稳态值的95％～105％（或98％～102％）误差带时所需要的时间，定义为调整时间。

另外，还有振荡次数，衰减比（第一个峰值与第二个峰值之比）等。当然这些指标不一定全部都要采用，有时根据使用条件和实际情况，只对其中几个重要的性能指标提出1要求。

对于恒值控制系统，它的主要任务是维持恒值输出，扰动输入为主要输入，所以常以系统对单位扰动输入信号时的响应特性来衡量瞬态性能。这时参考输入不变、输出的希望值不变，响应曲线围绕原来工作状态上下波动，如图3-7所示。相应的性能指标就为σp，ts，tp，或者再加振荡次数等。

图3-7 单位扰动输入