系统的性能指标与校正
第六章系统的性能指标与校正
本章目录
6.1 控制系统设计的基本思路
6.2 串联校正装置的结构与特性
6.3 基于频率法的串联校正设计
6.4 基于根轨迹的串联校正设计
小结
本章简介
在本书第一章，曾指出控制理论学习的两大任务是系统的分析和系统的设计。在第二章到第五章，我们从时域和频域两个角度分析了控制系统的稳定性、相对稳定性和及其性能指标。本章考虑如何根据系统的要求或预定的性能指标对控制系统进行分析。
一个控制系统一般可分解为被控环节、控制器环节和反馈环节三个部分，其中被控部分和反馈部分一般是根据实际对象而建立的模型，不可变的，因此根据要求对控制器进行设计是控制系统设计的主要任务。同时需要指出，由于系统设计的目的也是对系统性能的校正，因此控制器（又称补偿器或调节器）的设计有时又称控制系统的校正。
本章内容包括了无源控制器设计、有源控制器设计（PID控制器）两个内容，重点介绍控制器的结构、校正原理和设计方法。
6.1 控制系统设计的基本思路
一般的控制系统均可表示为如图6－1的形式，
是控制系统的不可变部分，即被控对象，
为反馈环节。未校正前，系统不一定能达到理想的控
制要求，因此有必要根据希望的性能要求进行重新设
计。在进行系统设计时，应考虑如下几个方面的问题：
（1）综合考虑控制系统的经济指标和技术指标，这
是在系统设计中必须要考虑的。
（2）控制系统结构的选择。对单输入、单输出系统，一般有四种结构可供选择：前馈校正、串联校正、反馈校正和复合校正，其框图如图6－2。考虑到串联校正比较经
济，易于实现，且设计简单，在实际应用中大多采用此校正方法，因此本章只讨论
串联校正，典型的校正装置有超前校正、滞后校正、滞后－超前校正和PID校正等
装置。
（3）控制器或校正装置的选择。校正装置的物理器件可以有电气的、机械的、液压的和气动的等形式，选择的一般原则是根据系统本身结构的特点、信号的性质和设计
者的经验，并综合经济指标和技术指标进行选择。本书我们以电气校正装置作为控
制器，详述有源和无源装置的工作原理和设计方法。其思想方法同样适用于其它类
型的校正装置设计。
（4）校正手段或校正方法的选择。究竟采用时域还是频域方法，须根据控制系统性能指标的表达方式选择。控制系统的性能指标通常包括动态和静态两个方面。动态性
能指标用于反应控制系统的瞬态响应情况，它一般可用时域性能指标和频域指标两
个方面：1）时域性能指标：调整时间、上升时间、峰值时间和最大超调量
等；2）频域性能指标：开环指标包括相位裕量、增益裕量；闭环指标包括谐
振峰值、谐振频率和频带宽度等。
在进行系统设计时，若所使用的指标是时域指标，则一般宜用根轨迹法进行设计，使闭环系统的极点重新配置；若所使用的指标是频域指标，宜用频率法（如伯德图或极坐标）进行设计。
最后需要指出，由于电子技术和计算机技术的发展，目前实际系统中大量采用的控制器是有源校正装置，如典型的PID调节器，但正如下文大家将看到的，无源校正与有源校正尽管组成形式有差别，但它们的工作原理是相同的。
图6-2控制系统校正的几种方式
6.2串连校正装置的结构与特性
前面介绍了校正装置的结构形式。为了满足不同系统的控制性能要求，串联校正装置可设计成相位超前校正、相位迟后校正和和相位迟后－超前校正形式。本节首先介绍此三种装置的无源和有源网络结构，然后在此基础上介绍频率校正原理和MATLAB的设计方法。而关于串联校正装置的根轨迹方法则在下一节介绍。
6.2.1 超前校正
如前所述，为满足控制系统的静态性能要求，最直接的方法是增大控制系统的开环增益，但当增益增大到一定数值时，系统有可能变为不稳定，或即使能稳定，其动态性能一般也不会理想。为此，需在系统的前向通道中加一超前校正装置，以实现在开环增益不变的前提下，
系统的动态性能亦能满足设计的要求。本节先讨论超前校正网络的特性，然后分别介绍基于频率响应法的超前校正装置的设计过程。 （一）超前校正装置
（6－1）
式中， ，
（6－2）
式中， ，
图6－3分别为无源和有源超前校正网络。对于无源校正装置(a)，忽略该网络的输入阻抗和输出阻抗效应，则其传递函数为：
对于有源校正装置(b)，其对应的传递函数为：另一
(6－3)
式中
在式（6－3）中，令，则（6－3）可写成如下形式：
（6－4）
上式即为实际的比例微分控制器（PD）的传递函数的表达式。
（二）超前校正装置的极点及频率特性
超前校正装置的零、极点分布如图6－4所示，由于，故的零点总在其极点的右侧。由式（6－1）和式（6－2）可知，在采用超前校正网络时，系统的开环增益会有（或）倍的衰减。对此，用放大倍数或（）的附加放大器予以补偿。经补偿后，令，其传递函数，频率特性为：
（6－5）
与式（6－5）对应的幅频特性的表达式分别为：
（6－6）
（6－7）
其相应的极坐标如图6－5。由图可见，超前校正装置的极坐标是一个位于第一象限的半圆，圆心坐标，半径为。从坐标原点到半圆作切线，它与正实轴的夹角即为该校正装置的最大超前角，且有：
（6－8）
此最大超前角对应的频率可由式（6－7）得到。令，则有：
（6—9）对式（6－6）的幅频特性取对数坐标，有：
（6－10）
根据式（6—7）、（6—10），可令，利用如下Matkab语句作出它的伯德图，如图6—6所示。
图6—6
alpha=0.1; T=1;
Gc=tf([T,1],[alpha*T,1]);
[x0,y0,w]=Bode(Gc);[x,y]=bode_asymp(Gc,w);
subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y)
subplot(212),semilogx(w,y0(:))
由式（6—7）可知，由于，因而当时，校正网络的相位总是正值。这明输出信号在相位上总超前于输入信号一个角度，因而称该校正网络为超前校正。同时，由于当
，；当时，，所以超前校正装置又是一个高通滤波器。
比较图6－4和图6－5可见，是零点和极点的几何平均值。理论上，最大相位超前角不大于，但实际上，一般超前校正网络的最大相位超前角不大于。如果要得
到大于的相位超前角，可用两个超前校正网络相串联来实现，并在串联的两个网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。
6.2.2 迟后校正
与超前校正相反，如果一个控制系统具有良好的动态性能，但其静态性能指标较差（如静态误差较大）时，则一般可采用迟后校正装置，使系统的开环增益有较大幅度的增加，而同时又可使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。
(一) 迟后校正装置
无源的迟后校正装置可由图6—7（a）构成，其传递函数为
（6—11）
式中，。
有源的迟后校正装置由图6－7（b），其传递函数为
(6－12)
等式右边负号可串联一反相器加以抵消，因而（6－12）可改式中，
，
写为比例积分控制器PI的形式：
（6－13）
（二）迟后校正装置的极点及频率特性
由式（6－11）可分别得到该迟后校正装置的零、极点分布图（6—8）、极坐标图（6—9）、伯德图（6—10）
图6-10
图中 和
分别为Φ =arcsin
ω
=
比较超前校正装置和迟后校正装置可以发现，迟后校正装置具有如下特点： 1）输出相位总滞后于输入相位，这是校正中必须要避免的； 2）它是一个低通滤波器，具有高频率衰减的作用；
图6-8 图6-9
3）利用它的高频衰减作用（当），使校正后系统剪切频率前移，从而达到增大相位裕量的目的。
6.2.3 迟后－超前校正
(一) 迟后－超前校正装置
上图构成了迟后－超前的无源和有源装置，无源校正装置的传递函数为：
（6－14）
上式中，令，且令。同时，上式也可改写成如下形式：
（6－15）
其中前半部分起超前作用，后半部分起迟后作用。
同理，有源校正装置的传递函数为：
（6－16）
显然，有源迟后－超前校正装置的传递函数同时是一个典型的PID控制器，式中：K P为比例系数，T i积分时间常数，T d为微分时间常数。
（二）迟后－超前校正装置的极点及频率特性
根据迟后－超前装置的传递函数，可得到其频率特性：
（6－17）
其对应的幅频特性和相频特性分别为：
(6－18)
图6-14
(6－19)
根据上面二式可分别画出其零、极点分布图、极坐标图、伯德图。从图中看出，因，迟后部分的零极点更靠近原点，使系统的静态性能得到改善。
从图6－13和6－14可以看出当变化时，迟后－超前校正装置起超前作用，而当变化时，校正装置起迟后作用。由下列Matlab语句可得到其伯德图：
alpha=[0.1:0.1:0.5]; T1=1;T2=5;
Gc=tf([T1,1],[alpha*T1,1])*tf([alpha*T2,i],[T2,1]);
[x0,y0,w]=bode(Gc);[x,y]=bode_asymp(Gc,w);
subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y)
subplot(212),semilogx(w,y0(:))
同时，容易计算相角为零的频率为：
（6－20）
可见，迟后－超前校正装置是超前装置和迟后装置的组合。
6.3 基于频率法的串联校正设计
6.3.1 超前校正
用频率法对系统进行超前校正的基本原理是：通过所加的校正装置的相位超前特性来增
大系统的相位裕量，改变系统开环频率特性，并要求校正网络最大的相位超前角出现在系统新的剪切频率处，使校正后系统具有如下特点：低频段的增益满足稳态精度的要求，中频
段对数幅频特性的斜率为，并具有较宽的频带，使系统具有满意的动态性能，高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。
用频率法对系统进行串联超前校正的一般步骤可分为：
1）根据稳态误差的要求，确定系统的开环增益K，并据此画出未校正系统的伯德图，并测出其相位裕量。
2）由期望的相位裕量值，计算超前校正装置应提供的相位超前量，即
式中的ε是用于补偿因超前校正装置的引入，使系统的剪切频率增大而导致未校正系统相角迟后量的增加。ε值可以这样估计的：如果未校正系统的开环对数幅频特性在剪切频率处的斜率为，一般取；如果该频段的斜率为，则取。
3）根据所确定的最大相位超前角，按式（6—8）算出相应的值，即
4）计算校正装置在处的幅值(参见图6—5)。由未校正系统的对数幅频特性图，
求得其幅值为处的频率，则该频率就是校正后系统的开环剪切频率，即。
5）确定校正网络的转折频率和。
，（6—11）
6）画出校正后系统的伯德图，并验算相位裕量是否满足要求？如果不满足，则需增大值，从步骤3）开始重新进行计算，直到满足要求。
串联超前校正有如下特点；
1）这种校正主要对未校正系统中频段的频率特性进行校正，使校正后中频段幅值的斜率为，且有足够大的相位裕量。
2）超前校正会使系统瞬态响应的速度变快。由例6—1可知，校正后系统的剪切频率由未校正前的6.3增大到9。这表示校正后系统的频带变宽，瞬态响应的速度变快；但系统抗高频噪声的能力也变差。
3）虽然超前校正一般能较有效地改善系统的动态性能，但当未校正系统的相频特性曲线在剪切频率附近急剧地下降时，若用单级的超前校正网络去校正，收效不大。因为校正后系统的剪切频率向高频段移动。在新的剪切频率处，由于未校正系统的相角迟后量过大，因而用单级的超前校正网络难于获得较大的相位裕量。此时可采用多级串联校正。
6.3.2 迟后校正
根据迟后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联时，它
对频率特性的低频段影响甚微，但会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低，剪切频率减小，从而有可能使系统获得足够大的相位裕量。由此可见，迟后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态性能的要求。
不难看出，迟后校正的不足之处是：校正后系统的剪切频率会减小，频带变窄，瞬态响应速度变慢；同时，在剪切频率处，迟后校正网络会产生一定的相角迟后量。为此，
应尽可能地减少迟后角。理论上可选取的两个转折频率、比越小越好，但考虑到物理实现上的可行性，一般取~为宜。
根据上述分析，用频率法对系统进行迟后校正的一般步骤为：
1）根据给定静态误差系数的要求，计算系统的开环增益K。并画出未校正系统的伯德图，求出相应的相位裕量和增益裕量。
2）在已作出的相频曲线上寻找一个频率点，要求在该点处的开环频率特性的相角为：
以这一频率作为校正后系统的剪切频率。上式中，γ为系统所要求的相位裕量，ε是补偿因迟后网络的引入而在剪切频率处产生的相位迟后量，工程上可取。
3）设未校正系统在处的幅值等于20lgβ，据此确定迟后网络的β值。据此可保证在剪切频率处，校正后开环系统的幅值为0。
4）选择迟后校正网络中的一个转折频率~，则另一个转折频率为。
5）画出校正后系统的伯德图，并求出校正后系统的相位裕量。校核设计指标，如果不满足要求，则可通过改变T值，重新设计迟后校正网络。
6.3.3 迟后－超前校正
如果未校正系统为不稳定，或对校正后系统的动态和静态性能均有较高的要求时，只采用上述的超前校正或迟后校正，难于达到预期的校正效果。此时，宜对系统采用串联迟后—超前校正。
应用频率法设计迟后－超前校正装置，即利用校正装置的超前部分来增大系统的相位裕量，以改善其动态性能，但因加大了带宽，易受高频噪声的影响，降低了系统的抗干扰能力；利用它的迟后部分来改善系统的静态性能，但会恶化系统的动态性能，对系统的相对稳定性不利。因此采用这种校正方式，应合理应用迟后和超前校正各自的优点，克服它们各自的弱点，经多次试探才能成功。
前面我们介绍了基于频率法的串联控制器的顺向设计方法，即依据指标或设计要求，首先选择三类控制器中的一种方式，然后按设计规则进行设计。事实上，若能根据指标设计出
校正后的期望频率特性，则根据：，由校正前后的幅频特性和相频，亦可得到待定的控制器。此法对于最小相位系统尤其有效。
6.3.4基于频率法的Matlab串联校正设计
根据上面对三类控制器频率法设计思路的介绍，可总结出一般性的设计步骤：
（1）根据静态性能指标，设计开环系统的增益，然后求出校正前系统的幅值裕量和相位裕量，并与设计要求比较；
（2）确定校正后期望的剪切频率，具体值的选取与选择的校正方式（相位超前、迟后或迟后－超前等）相适应；
（3）根据待设计的校正装置的形式和转折频率，计算有关参数，进而确定校正装置；
（4）得出校正后系统，并校验是否满足设计要求。不满足，则从（2）重新开始。
但毕竟，控制系统的设计是一项十分麻烦的工作，并需要大量的经验，为此，可借助飞速发展的计算机仿真技术，简化控制系统的设计工作。
本节介绍频率法的MATLAB设计方法，主要利用伯德（Bode）图进行系统的设计，常用的函数有：
Bode—伯德图作图命令；
Margin—求取系统的幅值裕度和相位裕度；
Bode_asymp—伯德图幅频特性的渐近线(自编函数)；
Semilogx—半对数作图函数；
Logspace—用于在某个区域中产生若干频点；
Nicols、Mgrid—用于Nicols曲线和等M圆、等N圆的作图命令；
Nyquist—Nyquist曲线作图命令；
Phase、Abs—求取复数行矢量的相角和幅值函数。
这些函数或命令大部分在第五章或第九章作过说明。
结合例6－4介绍采用Matlab进行设计的具体步骤，设计一个补偿器
6.4 基于根轨迹的串联校正设计
与频域法相似，利用根轨迹法进行系统的设计也有两种方法：1）常规方法；2）Matlab方法。Matlab的根轨迹方法允许进行可视化设计，具有操作简单、界面直观、交互性好、设计效率高等优点。目前常用的Matlab设计方法有：1）直接编程法；2）Matlab控制工具箱提供的强大的Rltool工具；3）第三方提供的应用程序，如CTRLLAB等。本节在给出根轨迹的设计思路的基础上，将重点介绍第一、二种方法。
6.4.1 超前校正
关于超前校正装置的用途，在频率校正法中已进行了较详细的叙述，在此不再重复。
利用根轨迹法对系统进行超前校正的基本前提是：假设校正后的控制系统有一对闭环主导极点，这样系统的动态性能就可以近似地用这对主导极点所描述的二阶系统来表征。因此在设计校正装置之前，必须先把系统时域性能的指标转化为一对希望的闭环主导极点。通过校正装置的引入，使校正后的系统工作在这对希望的闭环主导极点处，而闭环系统的其它极点或靠近某一个闭环零点，或远离s平面的虚轴，使它们对校正后系统动态性能的影响最小。
是否采用超前校正可以按如下方法进行简单判断：若希望的闭环主导极点位于校正前系统根轨迹的左方时，宜用超前校正，即利用超前校正网络产生的相位超前角，使校正前系统的根轨迹向左倾斜，并通过希望的闭环主导极点。
（一）根轨迹超前校正原理
设一个单位反馈系统，为系统的不变部分，为待设计的超前校正装置，为附加放大器的增益。绘制的根轨迹于图6—19上，设点为系统希望的闭环极点，则若为校正后系统根轨迹上的一点，必须满足根轨迹的相角条件，即
于是得超前校
正装置提供的
超前角为：
（6—
21）
显然在已知
的情况下，这
样的是
存在的，但它的零点和极点的组合并不唯一，这相当于张开一定角度的剪刀，以为中心在摆动。若确定
了的位置，即确定了校正装置的参数。下面介绍三种用于确定超前校正网络零点和极点的方法。
（二）三种确定超前校正装置参数的方法
零极点抵消法
在控制工程实践中，通常把的零点设置在正对希望闭环极点下方的负实轴上，
或位于紧靠坐标原点的两个实极点的左方，此法一般可使校正后系统的期望闭环极点成为主导极点。
比值α最大化法
能使超前校正网络零点和极点的比值α为最大的设计方法。按照该法去设计的零点和极点，能使附加放大器的增益尽可能地小。
以图6—19上的点O和，以为顶点，线段O为边，向左作角γ，角γ的另一边与负实轴的交点，点就是所求的一个零点。再以线段为边，向左作角
，该角的另一边与负实轴的交点，点就是所求的一个极点。根据正弦定理，由图6—18求得
（6—22）
（6—23）
于是有
（6—24）
将夹角γ作为自变量，式（6—24）对γ求导，并令其等于零，即
由上式解得对应于最大α值时的γ角为
（6—25）
不难看出，当希望的闭环极点被确定后，式（6—25）中的θ和φ均为已知值，因而由上式可求得γ角，然后由式（6－22）和式（6－23）求得相应的零极点。
幅值确定法
设系统的开环传递函数:
(6－26)
且令超前校正装置的传递函数：
（6－27）
若要求校正后系统的稳态误差系数，则由上式可首先确定：
（6－28）
在开环增益确定后，根据根轨迹原理，若为校正后的闭环极点，则它除必须满足相角条件外，还应满足幅值条件：
（6－29）
上式中。同样根据平面三角形原理，对于有：
（6－30）
而对于有：
（6－31）
由上二式消去，并由式（6－29）可得：
（6－32）
根据三角函数性质，上式可写成如下形式：
（6－33）
进而有：
软件系统性能的常见指标
衡量一个软件系统性能得常见指标有: 1、响应时间(Respoｎse time) 响应时间就就是用户感受软件系统为其服务所耗费得时间,对于网站系统来说,响应时间就就是从点击了一个页面计时开始,到这个页面完全在浏览器里展现计时结束得这一段时间间隔,瞧起来很简单,但其实在这段响应时间内,软件系统在幕后经过了一系列得处理工作,贯穿了整个系统节点。根据“管辖区域”不同,响应时间可以细分为: (1)服务器端响应时间,这个时间指得就是服务器完成交易请求执行得时间,不包括客户端到服务器端得反应(请求与耗费在网络上得通信时间),这个服务器端响应时间可以度量服务器得处理能力。 (２)网络响应时间,这就是网络硬件传输交易请求与交易结果所耗费得时间、?(3)客户端响应时间,这就是客户端在构建请求与展现交易结果时所耗费得时间,对于普通得瘦 客户端Ｗeb应用来说,这个时间很短,通常可以忽略不计;但就是对于胖客户端Web应用来说,比如Java applet、ＡＪＡX,由于客户端内嵌了大量得逻辑处理,耗费得时间有可能很长,从而成为系统得瓶颈,这就是要注意得一个地方。?那么客户感受得响应时间其实就是等于客户端响应时间+服务器端响应时间+网络响应时间。细分得目得就是为了方便定位性能瓶颈出现在哪个节点上(何为性能瓶颈,下一节中介绍)。2?.吞吐量(Thｒoｕghput) 吞吐量就是我们常见得一个软件性能指标,对于软件系统来说,“吞”进去得就是请 求,“吐”出来得就是结果,而吞吐量反映得就就是软件系统得“饭量",也就就是系统得处理能力,具体说来,就就是指软件系统在每单位时间内能处理多少个事务/请求/单位数据等。但它得定义比较灵活,在不同得场景下有不同得诠释,比如数据库得吞吐量指得就是单位时间内,不同SQL语句得执行数量;而网络得吞吐量指得就是单位时间内在网络上传输得数据流量。吞吐量得大小由负载(如用户得数量)或行为方式来决定。举个例子,下载文件比浏览网页需要更高得网络吞吐量、?３。资源使用率(Rｅsouｒｃe utilization) 常见得资源有:CPU占用率、内存使用率、磁盘I/Ｏ、网络Ｉ/O。 我们将在Anａｌysiｓ结果分析一章中详细介绍如何理解与分析这些指标。 4.点击数(Hits per seｃond) 点击数就是衡量WｅｂＳerver处理能力得一个很有用得指标。需要明确得就是:点击数不就是我们通常理解得用户鼠标点击次数,而就是按照客户端向WeｂServeｒ发起了多少次ｈttp请求计算得,一次鼠标可能触发多个ｈtｔp请求,这需要结合具体得Web系统实现来计算。 5、并发用户数(Cｏncurrenｔusｅｒs)?并发用户数用来度量服务器并发容量与同步协调能力。在客户端指一批用户同时执行一个操作。并发数反映了软件系统得并发处理能力,与吞吐量不同得就是,它大多就是占用套接字、句柄等操作系统资源。 另外,度量软件系统得性能指标还有系统恢复时间等,其实凡就是用户有关资源与时间得要求都可以被视作性能指标,都可以作为软件系统得度量,而性能测试就就是为了验证这些性能指标就是否被满足。 //-———－－-——－-－－-—－--－----—----—————--－—-——--－-———－－-——－－—-—－———-－—--——－—-—--－－-————----——------—－-—-—---- 软件性能得几个主要术语
数字通信系统的主要性能指标
批准人： 年月日 第二讲数字通信系统的主要性能指标 教学提要 课目数字通信系统的主要性能指标 内容一、有效性指标 二、可靠性指标 目的掌握日常的故障处理方式方法，为以后的值勤打下良好的基础。 方法集中授课，理论讲解，电化教学 时间 45分钟 要求 1.遵守课堂纪律，专心听讲，做好笔记； 2．勤于动脑，善于思考，课后做好复习。 教学进程 教学准备（5分钟）
1．清点人数，准备教学用具 2．宣布作业提要 教学实施（37分钟） 在设计及评价一个通信系统时，必然涉及通信系统的性能指标问题。通信系统的性能指标包括信息传输的有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性及维护使用方便等等。因为通信的任务时传递信息，从信息传输角度讲，在各项实际要求中起主导的、决定作用的，主要是通信系统传输信息的有效性和可靠性。 一、有效性指标 有效性时通信系统传输信息的数量上的表征，时指给定信道和时间内传输信息的多少。数字通信系统中的有效性通常用码元速率R B、信息速率R b和频带利用率衡量。 （一）码元速率（R B) 码元速率R B也称为传码率、符号传输速率等 定义：码元速率R B是指每秒钟传输码元的数目。 单位：为波特（baud），简记为B。 虽然数字信号由二进制和多进制的区分，但码元速率与信号的进制无关，只与一个码元占有时间T b有关，R B=1/T b。 （二）信息速率（Rb）
在讨论信息速率之前，首先介绍信息量的概念。 1.信息量。图1--6给出的两个码元序列，虽然码元速率相同，但其携带的信息量是不同的。我们可以举例说明，假设有四种等概出先的离散信息“黄”“红”“绿”“蓝”要传输；如用二进制码元0，1，2，3，表示时，只要一个码元就可以表示一种颜色。显然四进制信号的一个码元有二进制信号两个码元具有的信息量。衡量各种不同消息中包含信息多少的标准称为信息量。信息量单位为比特，符号bit。关于信息量的严格定义限于篇幅，我们不作讨论，这里至给出一个特定条件下的定义：一个二进制数字信号当1，0码等概出现时，一个码元包含的信息量为1*（bit）。 一个N 进制狮子信号，各种码元等槪出现时，一个码元含有的信息量为log2N（bit）。 2.信息速率（R b）又称传信率 定义：信息速率（R b）是指每秒传输的信息量。 单位：比特/秒（bit/s），简记（b/s） 对于传输二进制数字信号， 有R b=二进制码元数目/秒， 对于传输N二进制数字信号， 有R b=R BN log2N
控制系统性能指标
本章主要内容： 1控制系统的频带宽度 2系统带宽的选择 3确定闭环频率特性的图解方法 4闭环系统频域指标和时域指标的转换 五、闭环系统的频域性能指标
1 控制系统的频带宽度 1 频带宽度 当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时，对应的频率称为带宽频率，记为ωb。即当ω> ωb 2。Ig ΦO)∣<20?∣ΦQ,0)∣-3 而频率范围 根据带宽定义，对高于带宽频率的正弦输入信号，系统输岀将呈现较大的衰减，因此选取适当的带宽，可以抑制高频噪声的影响。但带宽过窄又会影响系统正弦输入信号的能力，降低瞬态响应的速度。因此在设计系统时，对于频率宽度的确定必须兼顾到系统的响应速度和抗高频干扰的要求。 2、丨型和II型系统的带宽 Φ(-0 = -―- 凶为开环系s?j?ι翌，,E 所以20 Igl Φ(J?) = 2Glg 1 / JiT応孑=20Ig-L 二阶系虬的例环传禺为， (】)(,￥,〕= — ~ Λ'+2CΓ?1S +Λ?; 1 圜为I (I I(√,3) =L ∕∣ T此∕?>3+4ζ,T?∕∕? = ?∣2 叫=叫［(1 -2√2) + √(l-2ζ*3)2+l P 2、系统带宽的选择 由于系统会受多种非线性因素的影响，系统的输入和输岀端不可避免的存在确定性扰动和随机噪声，因此控制系统的带宽的选择需综合考虑各种输入信号的频率范围及其对系统性能的影响，即应使系统对输入信号具有良好的跟踪能力和对扰动信号具有较强的抑制能力。 总而言之，系统的分析应区分输入信号的性质、位置，根据其频谱或谱密度以及相应的传递函数选择合适带宽，而系统设计主要是围绕带宽来进行的。 3、确定闭环频率特性的图解方法 b)称为系统带宽
软件系统性能的常见指标
衡量一个软件系统性能的常见指标有： 1．响应时间（Response time） 响应时间就是用户感受软件系统为其服务所耗费的时间，对于网站系统来说，响应时间就是从点击了一个页面计时开始，到这个页面完全在浏览器里展现计时结束的这一段时间间隔，看起来很简单，但其实在这段响应时间内，软件系统在幕后经过了一系列的处理工作，贯穿了整个系统节点。根据“管辖区域”不同，响应时间可以细分为： （1）服务器端响应时间，这个时间指的是服务器完成交易请求执行的时间，不包括客户端到服务器端的反应（请求和耗费在网络上的通信时间），这个服务器端响应时间可以度量服务器的处理能力。 （2）网络响应时间，这是网络硬件传输交易请求和交易结果所耗费的时间。 （3）客户端响应时间，这是客户端在构建请求和展现交易结果时所耗费的时间，对于普通的瘦客户端Web应用来说，这个时间很短，通常可以忽略不计；但是对于胖客户端Web应用来说，比如Java applet、AJAX，由于客户端内嵌了大量的逻辑处理，耗费的时间有可能很长，从而成为系统的瓶颈，这是要注意的一个地方。 那么客户感受的响应时间其实是等于客户端响应时间+服务器端响应时间+网络响应 时间。细分的目的是为了方便定位性能瓶颈出现在哪个节点上（何为性能瓶颈，下一节中介绍）。 2．吞吐量（Throughput） 吞吐量是我们常见的一个软件性能指标，对于软件系统来说，“吞”进去的是请求，“吐”出来的是结果，而吞吐量反映的就是软件系统的“饭量”，也就是系统的处理能力，具体说来，就是指软件系统在每单位时间内能处理多少个事务/请求/单位数据等。但它的定义比较灵活，在不同的场景下有不同的诠释，比如数据库的吞吐量指的是单位时间内，不同SQL语句的执行数量；而网络的吞吐量指的是单位时间内在网络上传输的数据流量。吞吐量的大小由负载（如用户的数量）或行为方式来决定。举个例子，下载文件比浏览网页需要更高的网络吞吐量。 3．资源使用率（Resource utilization） 常见的资源有：CPU占用率、内存使用率、磁盘I/O、网络I/O。 我们将在Analysis结果分析一章中详细介绍如何理解和分析这些指标。 4．点击数（Hits per second） 点击数是衡量Web Server处理能力的一个很有用的指标。需要明确的是：点击数不是我们通常理解的用户鼠标点击次数，而是按照客户端向Web Server发起了多少次http请求计算的，一次鼠标可能触发多个http请求，这需要结合具体的Web系统实现来计算。5．并发用户数（Concurrent users） 并发用户数用来度量服务器并发容量和同步协调能力。在客户端指一批用户同时执行一个操作。并发数反映了软件系统的并发处理能力，和吞吐量不同的是，它大多是占用套接字、句柄等操作系统资源。 另外，度量软件系统的性能指标还有系统恢复时间等，其实凡是用户有关资源和时间的要求都可以被视作性能指标，都可以作为软件系统的度量，而性能测试就是为了验证这些性能指标是否被满足。
系统动态特性分析
系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。
模拟通信系统性能指标
1.5.1 模拟通信系统性能指标 知识点归纳： 通信系统的主要性能指标 通信系统的性能指标指涉及有效性、可靠性、标准性、经济性及可维护性等，但设计或评价通信系统的主要性能指标是传输信息的有效性和可靠性。有效性主要是指消息传输的“速度”，而可靠性主要是指消息传输的“质量”。 对于模拟通信系统来说，有效性可以用消息占用的有效带宽来度量，可靠性可以用接受端输出的信噪比来度量。 对于数字通信系统来说，度量其有效性的主要性能指标是传输速率和频带利用率，可靠性主要指标是差错率。 数字系统的性能指标 有效性 有效性时通信系统传输信息的数量上的表征，时指给定信道和时间内传输信息的多少。数字通信系统中的有效性通常用码元速率RB、信息速率Rb和频带利用率衡量。 1．码元速率 码元速率RB也称为传码率、符号传输速率等定义：码元速率RB是指每秒钟传输码元的数目。单位：为波特（baud），简记为B, 例如，某系统在 2 秒内共传送 4800 个码元，则该系统的传码率为 2400B 。 虽然数字信号由二进制和多进制的区分，但码元速率与信号的进制无关，只与一个码元占有时间Tb有关，RB=1/Tb。 2 .信息速率 定义：信息速率（Rb）是指每秒传输的信息量。单位：比特/秒（bit/s），简记（b/s） 例如，若某信源在 1 秒钟内传送 1200 个符号，且每一个符号的平均信息量为 l （ bit ），则该信源的信息传输速率 =1200b/s 或 1200bps 。对于传输二进制数字信号，则Rb为二进制码元数目/秒，对于传输N二进制数字信号，有 Rb=RBlog2M 式中RB为M进制数字信号的码元速率。二进制时，码元速率与信息速率数值相等，只是单位不同。 3.频带利用率 在比较不同的数字通信系统的效率时，仅仅看他们的信息传输速率是不够的。因为即使是两个系统的
IO系统性能之一：衡量性能的几个指标
IO系统性能之一：衡量性能的几个指标 2011年03月24日05:00 it168网站原创作者：DBABeta 马齿苋编辑：李隽我要评论(0) 【IT168 应用】作为一个数据库管理员，关注系统的性能是日常最重要的工作之一，而在所关注的各方面的性能只能IO性能却是最令人头痛的一块，面对着各种生涩的参数和令人眼花缭乱的新奇的术语，再加上存储厂商的忽悠，总是让我们有种云里雾里的感觉。本系列文章试图从基本概念开始对磁盘存储相关的各种概念进行综合归纳，让大家能够对IO性能相关的基本概念，IO性能的监控和调整有个比较全面的了解。 在这一部分里我们先舍弃各种结构复杂的存储系统，直接研究一个单独的磁盘的性能问题，藉此了解各个衡量IO系统系能的各个指标以及之间的关系。需要注意的是，本文探讨的仅限于磁盘IO性能，网络IO性能不考虑在内。 几个基本的概念 在研究磁盘性能之前我们必须先了解磁盘的结构，以及工作原理。不过在这里就不再重复说明了，关系硬盘结构和工作原理的信息可以参考维基百科上面的相关词条——Hard disk drive(英文)和硬盘驱动器(中文)。 读写IO(Read/Write IO)操作 磁盘是用来给我们存取数据用的，因此当说到IO操作的时候，就会存在两种相对应的操作，存数据时候对应的是写IO操作，取数据的时候对应的是是读IO操作。 单个IO操作 当控制磁盘的控制器接到操作系统的读IO操作指令的时候，控制器就会给磁盘发出一个读数据的指令，并同时将要读取的数据块的地址传递给磁盘，然后磁盘会将读取到的数据传给控制器，并由控制器返回给操作系统，完成一个写IO的操作;同样的，一个写IO的操作也类似，控制器接到写的IO操作的指令和要写入的数据，并将其传递给磁盘，磁盘在数据写入完成之后将操作结果传递回控制器，再由控制器返回给操作系统，完成一个写IO的操作。单个IO操作指的就是完成一个写IO或者是读IO的操作。 随机访问(Random Access)与连续访问(Sequential Access) 随机访问指的是本次IO所给出的扇区地址和上次IO给出扇区地址相
--BPSK通信系统的计算机性能分析与MATLAB仿真.
淮海工学院 课程设计报告书 课程名称：通信系统的计算机仿真设计 题目:BPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 系（院）： 学期： 专业班级： 姓名： 学号： 评语： 成绩： 签名： 日期：
BPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 1绪论 随着通信技术的发展，信号处理方面硬件设计与专业软件设计结合日趋紧密，已经有一些公司开付出专业数字信号处理软件。比较优秀的而且得到广大技术人员认可的有MATLAB。 MATLAB等优秀软件使仿真技术得到很好的应用。通过对通信过程的仿真，我们就可以在低成本的条件下检测某一个方案是否能够实现，是否有更好的方案可以代替原来的方案，这样对通信的研究就站在了一个更高的起点，使通信技术的发展日新月异，近几年手机的普及率的迅速提高就从侧面反映移动通信技术的发展。 现代移动通信系统的发展是以多种先进的通信技术为基础发展起来的。移动通信的主要基本技术包括调制技术、移动信道中颠簸的传播特性、多址方式、抗干扰技术以及组网技术。在移动通信中，数字调制解调技术是关键技术，其中数字调相信号具有数字通信的诸多优点，在数字移动通信中广泛使用它来传送各种控制信息。 1.1 研究背景与研究意义 随着通信系统复杂性不断增加,传统设计已不能适应发展的需要,通信系统的模拟仿真技术越来越受到重视,因此在设计新系统时,要对原有的系统做出修改或者进行相关研究,通常要进行建模和仿真,通过仿真结果来衡量方案的可行性,从中选择合理的系统配置和参数设置,然后进行实际应用。MATLAB 作为一种功能强大的数据分析和工程计算高级语言,已被广泛应用于现代科学技术研究和工程设计的各个领域。调制解调技术在通信系统中不可或缺，因此，基于MATLAB的调制解调模块仿真设计对通信系统的教学和科研都具有积极的意义。 1.2 课程设计的目的和任务 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。通信系统的计算机仿真设计课程设计是通信工程专业的学生在学完通信工程专业基础课、通信工程专业主干课及科学计算机仿真专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务是：（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容和设计方法；掌握用计算机仿真通信系统的方法。（2）建立系统模型：根据数字调制与解调原理及通信系统组成情况建立所选题目的系统模型。（3）设置参数：包括信源、抽样量化编码/译码、信道编码/译码、基带调制/解调器、各噪声产生器、信道、误码率计算器、星座图仪等参数的选择。（4）运行参数，进行系统仿真，得到误码率与信
计算机的主要性能指标(必知)
计算机的主要性能指标是什么 计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。对于大多数普通用户来说，可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。 (1)运算速度。运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度（平均运算速度），是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”（mips，Million Instruction Per Second）来描述。同一台计算机，执行不同的运算所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同的方法。常用的有CPU时钟频率（主频）、每秒平均执行指令数(ips)等。微型计算机一般采用主频来描述运算速度，例如，Pentium/133的主频为133 MHz，Pentium Ⅲ/800的主频为800 MHz，Pentium 4 1.5G的主频为1.5 GHz。一般说来，主频越高，运算速度就越快。 (2)字长。计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度就越快。早期的微型计算机的字长一般是8位和16位。目前586（Pentium，Pentium Pro，PentiumⅡ，PentiumⅢ，Pentium 4）大多是32位，现在的大多数人都装64位的了。 (3)内存储器的容量。内存储器，也简称主存，是CPU可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要处理的数据就是存放在主存中的。内存储器容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力。随着操作系统的升级，应用软件的不断丰富及其功能的不断扩展，人们对计算机内存容量的需求也不断提高。目前，运行Windows 95或Windows 98操作系统至少需要16 M的内存容量，Windows XP 则需要128 M以上的内存容量。内存容量越大，系统功能就越强大，能处理的数据量就越庞大。 （4)外存储器的容量。外存储器容量通常是指硬盘容量（包括内置硬盘和移动硬盘）。外存储器容量越大，可存储的信息就越多，可安装的应用软件就越丰富。目前，硬盘容量一般为10 G至60 G，有的甚至已达到120 G。 以上只是一些主要性能指标。除了上述这些主要性能指标外，微型计算机还有其他一些指标，例如，所配置外围设备的性能指标以及所配置系统软件的情况等等。另外，各项指标之间也不是彼此孤立的，在实际应用时，应该把它们综合起来考虑，而且还要遵循“性能价格比”的原则。 追问 信息存储容量的基本单位，一个字节，，1K字节、1兆字节，1G字节，1TB的换算关系 回答 1024电脑的容量单位最小的是Bit，也就是位。而8位为一个字节，也就是Byte。在往上就是KB，MB，GB，TB。 电脑使用的是2进制，即1KB=1024B，1MB=1024KB=1048576B， 1GB=1024MB，1TB=1024GB
模拟通信系统性能指标
模拟通信系统性能指标 知识点归纳： 通信系统的主要性能指标 通信系统的性能指标指涉及有效性、可靠性、标准性、经济性及可维护性等，但设计或评价通信系统的主要性能指标是传输信息的有效性和可靠性。有效性主要是指消息传输的“速度”，而可靠性主要是指消息传输的“质量”。 对于模拟通信系统来说，有效性可以用消息占用的有效带宽来度量，可靠性可以用接受端输出的信噪比来度量。 对于数字通信系统来说，度量其有效性的主要性能指标是传输速率和频带利用率，可靠性主要指标是差错率。 数字系统的性能指标 有效性 有效性时通信系统传输信息的数量上的表征，时指给定信道和时间内传输信息的多少。数字通信系统中的有效性通常用码元速率RB、信息速率Rb和频带利用率衡量。 1．码元速率 码元速率RB也称为传码率、符号传输速率等定义：码元速率RB是指每秒钟传输码元的数目。单位：为波特（baud），简记为B, 例如，某系统在 2 秒内共传送 4800 个码元，则该系统的传码率为 2400B 。 虽然数字信号由二进制和多进制的区分，但码元速率与信号的进制无关，只与一个码元占有时间Tb有关，RB=1/Tb。 2 .信息速率 定义：信息速率（Rb）是指每秒传输的信息量。单位：比特/秒（bit/s），简记（b/s） 例如，若某信源在 1 秒钟内传送 1200 个符号，且每一个符号的平均信息量为 l （ bit ），则该信源的信息传输速率 =1200b/s 或 1200bps 。对于传输二进制数字信号，则Rb为二进制码元数目/秒，对于传输N二进制数字信号，有Rb=RBlog2M 式中RB为M进制数字信号的码元速率。二进制时，码元速率与信息速率数值相等，只是单位不同。 3.频带利用率 在比较不同的数字通信系统的效率时，仅仅看他们的信息传输速率是不够的。因为即使是两个系统的信息传输的速率相同，他们所占用的频带宽度也可能不同。从而效率也不同。对于相同的信道频带，传输的信息量越来越高。所以用来衡量数字通信系统传输效率指标(有效性）应当是单位频带内的传输速率，即 n=符号传输速率/频带宽度（波特/赫） 对于二进制传输，则可以表示为 n=信息传输速率/频带宽度（比特/秒*.赫） 可靠性
控制实验报告二典型系统动态性能和稳定性分析
实验报告2 报告名称：典型系统动态性能和稳定性分析 一、实验目的 1、学习和掌握动态性能指标的测试方法。 2、研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。 二、实验内容 1、观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 2、观测三阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 三、实验过程及分析 1、典型二阶系统 结构图以及电路连接图如下所示： 对电路连接图分析可以得到相关参数的表达式： ；；； 根据所连接的电路图的元件参数可以得到其闭环传递函数为 ；其中； 的阻值，能够调节闭环传递函数中的阻尼系数，调节系统性能。 因此，调整R x 当时，为过阻尼系统，系统对阶跃响应不超调，响应速度慢，因此有如下的实验曲线。 当时，为临界阻尼系统，系统对阶跃响应恰好不超调，在不发生超调
的情况下有最快的响应速度，因此有如下的实验曲线。对比上下两张图片，可以发现系统最后的稳态误差都比较明显，应该与实验仪器的精密度有关。同时我们还观察了这个系统对斜坡输入的响应，其特点是输出曲线转折处之后有轻微的上凸的部分，最后输出十分接近输入。 当时，为欠阻尼系统，系统对阶跃超调，响应速度很快，因此有如下的实验曲线。 2、典型三阶系统 结构图以及电路连接图如下所示： 根据所连接的电路图可以知道其开环传递函数为： 其中，R 的单位为kΩ。系统特征方程为，根据 x 劳斯判据可以知道：系统稳定的条件为0
实时系统性能测试指标
一、Rhealstone Rhealstone是系统实时性的测量基准之一，Rhealstone方法对ERTOS中六个关键操作的时间量进行测量，并将它们的加权和称为Rhealstone数。这六个时间量如下： 1．任务切换时间(task switching time)，也称上下文切换时间，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率. 2．抢占时间（preemption time），即系统将控制从低优先级的任务转移到高优先级任务所花费的时间。为了对任务进行抢占，系统必须首先识别引起高优先级任务就绪的事件，比较两个任务的优先级，最后进行任务的切换，所以抢占时间中包括了任务切换时间。 3．中断延迟时间（interrupt latency time），指从中断第一条指令所持续的时间间隔．它由四部分组成，即硬件延迟部分(通常可以忽略不计)、ERTOS的关中断时间、处理器完成当前指令的时间以及中断响应周期的时间。 4．信号量混洗时间(semaphore shuffling time)，指从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量的任务被激活的时间延迟。在ERTOS中，通常有许多任务同时竞争某一共享资源，基于信号量的互斥访问保证了任一时刻只有一个任务能够访问公共资源。信号量混洗时间反映了与互斥有关的时间开销，因此也是衡量ERTOS实时性能的一个重要指标。 5．死锁解除时间(deadlock breaking time)，即系统解开处于死锁状态的多个任务所需花费的时间。死锁解除时间反映了RTOS解决死锁的算法的效率。 6．数据包吞吐率(datagram throuShput time)，指一个任务通过调用ERTOS的原语，把数据传送到另一个任务去时，每秒可以传送的字节数。 二、关键的性能指标分析 一个实时操作系统的实时性能的主要评测指标包括上下文切换时间，抢占时间，中断延迟时间，信号量混洗时间。具体含义如下： 1．上下文切换时间 上下文切换时间也称任务切换时间(task switching time)，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并且具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率。产生任务切换的原因可以是资源可得，信号量的获取等。任务切换是任一多任务系统中基本效率的测量
控制系统性能指标
控制系统性能指标
第五章线性系统的频域分析法 一、频率特性四、稳定裕度 二、开环系统的典型环节分解 五、闭环系统的频域性能指标 和开环频率特性曲线的绘制 三、频率域稳定判据 本章主要内容： 1 控制系统的频带宽度 2 系统带宽的选择 3 确定闭环频率特性的图解方法 4 闭环系统频域指标和时域指标的转换 五、闭环系统的频域性能指标
1 控制系统的频带宽度 1 频带宽度 当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时，对应的频率称为带宽频率，记为ωb。即当ω>ωb 而频率范围（0，ωb）称为系统带宽。 根据带宽定义，对高于带宽频率的正弦输入信号，系统输出将呈现较大的衰减，因此选取适当的带宽，可以抑制高频噪声的影响。但带宽过窄又会影响系统正弦输入信号的能力，降低瞬态响应的速度。因此在设计系统时，对于频率宽度的确定必须兼顾到系统的响应速度和抗高频干扰的要求。 2、I型和II型系统的带宽 2、系统带宽的选择 由于系统会受多种非线性因素的影响，系统的输入和输出端不可避免的存在确定性扰动和随机噪声，因此控制系统的带宽的选择需综合考虑各种输入信号的频率范围及其对系统性能的影响，即应使系统对输入信号具有良好的跟踪能力和对扰动信号具有较强的抑制能力。 总而言之，系统的分析应区分输入信号的性质、位置，根据其频谱或谱密度以及相应的传递函数选择合适带宽，而系统设计主要是围绕带宽来进行的。 3、确定闭环频率特性的图解方法
1、尼科尔斯图线 设开环和闭环频率特性为 4、闭环系统频域指标和时域指标的转换 工程中常用根据相角裕度γ和截止频率ω估算时域指标的两种方法。 相角裕度γ表明系统的稳定程度，而系统的稳定程度直接影响时域指标σ%、ts。 1、系统闭环和开环频域指标的关系 系统开环指标截止频率ωc与闭环带宽ωb有着密切的关系。对于两个稳定程度相仿的系统，ωc 大的系统，ωb也大；ωc小的系统，ωb也小。 因此ωc和系统响应速度存在正比关系，ωc可用来衡量系统的响应速度。又由于闭环振荡性指标谐振Mr和开环指标相角裕度γ都能表征系统的稳定程度。 系统开环相频特性可表示为
控制系统时域与频域性能指标的联系
控制系统时域与频域性能指标的联系 经典控制理论中，系统分析与校正方法一般有时域法、复域法、频域法。时域响应法是一种直接法，它以传递函数为系统的数学模型，以拉氏变换为数学工具，直接可以求出变量的解析解。这种方法虽然直观，分析时域性能十分有用，但是方法的应用需要两个前提，一是必须已知控制系统的闭环传递函数，另外系统的阶次不能很高。 如果系统的开环传递函数未知，或者系统的阶次较高，就需采用频域分析法。频域分析法不仅是一种通过开环传递函数研究系统闭环传递函数性能的分析方法，而且当系统的数学模型未知时，还可以通过实验的方法建立。此外，大量丰富的图形方法使得频域分析法分析高阶系统时，分析的复杂性并不随阶次的增加而显著增加。 在进行控制系统分析时，可以根据实际情况，针对不同数学模型选用最简洁、最合适的方法，从而使用相应的分析方法，达到预期的实验目的。 系统的时域性能指标与频域性能指标有着很大的关系，研究其内在联系在工程中有着很大的意义。 一、系统的时域性能指标 延迟时间t d 阶跃响应第一次达到终值h (∞)的50%所需的时间 上升时间 t r 阶跃响应从终值的10%上升到终值的90%所需的时间；对有振荡的系 统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间 峰值时间t p 阶跃响应越过终值h (∞)达到第一个峰值所需的时间 调节时间 t s 阶跃响应到达并保持在终值h (∞)的±5%误差带内所需的最短时间 超调量%σ 峰值h( t p )超出终值h (∞)的百分比，即 %σ= () ()() ∞∞-h h h t p ?100% 二、系统频率特性的性能指标 采用频域方法进行线性控制系统设计时，时域内采用的诸如超调量，调整时间等描述系统性能的指标不能直接使用，需要在频域内定义频域性能指标。
设备性能指标说明.doc
设备性能指标说明 精馏实训装置 一、精馏实训装置配置与功能 （一）精馏实训装置的基本性能与特点： 1、装置集实训、实验、考工、考核、技能比赛等功能于一体。具有工厂情景化、 操作实际化、故障模拟真实化特点。 2、装置采用全不锈钢材料制作，坚固耐用。 3、装置贴近工厂实际，同时满足化工技术类专业高级工、技师培训和鉴定要求。 4、装置能进行装置开车准备、开车、正常操作、停车、设备维护等方面的技能 操作训练、工艺指标控制操作技能训练。 5、装置采用的控制系统，并能进行工控组态；同时也能进行手动操作控制。仪 表精度高、配置合理。 6、装置具有真实设定故障的功能：通过计算机隐蔽发出故障干扰信号，使正常 运行的装置出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。 7、装置运行介质为乙醇-水体系，塔顶含乙醇不低于92%。 （二）精馏实训装置培训功能要点
（三）精馏实训装置配置表
传热实训装置 (一)传热实训装置的基本性能与特点： 1.装置集实训、实验、考工、考核、技能比赛等功能于一体。具有工厂情景化、 操作实际化、故障模拟真实化特点。 2.装置采用全不锈钢材料制作，坚固耐用。 3、装置贴近工厂实际，同时满足化工技术类专业高级工、技师培训和鉴定要求。 4、装置能进行装置开车准备、开车、正常操作、停车、设备维护等方面的技能 操作训练、工艺指标控制操作技能训练。 5、装置能进行装置开车准备、开车、正常操作、停车、设备维护等方面的技能操作训练、
工艺指标控制操作技能训练。 6、装置采用的控制系统，并能进行工控组态；同时也能进行手动操作控制。仪表精度高、 配置合理。 7、装置具有真实设定故障的功能：通过计算机隐蔽发出故障干扰信号，使正常运行的装置 出现真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能。 8、装置运行介质为蒸汽-空气体系。 （二）传热实训装置实现的培训功能
微机系统的主要性能指标
1.1.2微机系统的主要性能指标 微机系统和一般计算机系统一样，衡量其性能好坏的技术指标主要有以下五方面。 1. 字长 字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。一般一台计算机的字长决定于它的通用寄存器、内存储器、ALU的位数和数据总线的宽度。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高；因此在完成同样精度的运算时，则数据处理速度越高。然而，字长越长，计算机的硬件代价相应也增大。为了兼顾精度/速度与硬件成本两方面，有些计算机允许采用变字长运算。 一般情况下，CPU的内、外数据总线宽度是一致的。但有的CPU为了改进运算性能，加宽了CPU的内部总线宽度，致使内部字长和对外数据总线宽度不一致。如Intel 8088/80188的内部数据总线宽度为16位，外部为8位。对这类芯片，称之为“准××位”CPU，因此Intel 8088/80188被称为“准16位”CPU。 2. 存储器容量 存储器容量是衡量计算机存储二进制信息量大小的一个重要指标。存储二进制信息的基本单位是位(b,bit)。一般把8个二进制位组成的通用基本单元叫做字节(B,Byte)。微机中通常以字节为单位表示存储容量，并且将1024B简称为1KB，1024KB简称为1MB(兆字节)，1024MB 简称为1GB(吉字节)，1024GB简称为1TB(太字节)。 存储器容量包括内存容量和外存容量。内存容量又分最大容量和实际装机容量。最大容量由CPU的地址总线位数决定，如8位CPU的地址总线为16位，其最大内存容量为64KB；Pentium处理器的地址总线为32位，其最大内存容量为4GB。而装机容量则由所用软件环境决定，如现行PC系列机，采用Windows环境，内存必须在4MB以上；采用Windows 95，内存必须在8MB以上；而采用Windows 98，内存必须在32MB以上等。 外存容量是指硬盘、软盘、磁带和光盘等的容量，通常主要指硬盘容量，其大小应根据实际应用的需要来配置。 目前市场上流行的Pentium系列微机大多具有几十至几百MB内存装机容量和几十、上百GB外存容量。 3. 运算速度 计算机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表示。由于不同类型的指令所需时间长度不同，因而运算速度的计算方法也不同。常用计算方法有： (1) 根据不同类型的指令出现的频度，乘上不同的系数，求得统计平均值，得到平均运算速度。这时常用MIPS (Millions of Instruction Per Second,即百万条指令/秒)作单位。 (2) 以执行时间最短的指令(如加法指令)为标准来估算速度。 (3) 直接给出CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期。主频一般以MHz为单位。 4. 外设扩展能力 这主要指计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。一台计算机允许配接多少外部设备，对于系统接口和软件研制都有重大影响。在微机系统中，打印机型号、显示屏幕分辨率、外存储器容量等，都是外设配置中需要考虑的问题。 5. 软件配置情况 软件是计算机系统必不可少的重要组成部分，它配置是否齐全，直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。例如是否有功能很强、能满足应用要求的操作系统和高级语言、汇编语言，是否有丰富的、可供选用的工具软件和应用软件等，都是在购置计算机系统时需要考虑的。 平均指令周期＝1/平均指令执行速度 ＝1/（100*10^8） ＝0.01 us
控制系统性能指标
第五章线性系统的频域分析法 一、频率特性四、稳定裕度 二、开环系统的典型环节分解 五、闭环系统的频域性能指标 和开环频率特性曲线的绘制 三、频率域稳定判据 本章主要内容： 1 控制系统的频带宽度 2 系统带宽的选择 3 确定闭环频率特性的图解方法 4 闭环系统频域指标和时域指标的转换 五、闭环系统的频域性能指标
1 控制系统的频带宽度 1 频带宽度 当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时，对应的频率称为带宽频率，记为ωb。即当ω>ωb 而频率范围（0，ωb）称为系统带宽。 根据带宽定义，对高于带宽频率的正弦输入信号，系统输出将呈现较大的衰减，因此选取适当的带宽，可以抑制高频噪声的影响。但带宽过窄又会影响系统正弦输入信号的能力，降低瞬态响应的速度。因此在设计系统时，对于频率宽度的确定必须兼顾到系统的响应速度和抗高频干扰的要求。 2、I型和II型系统的带宽 2、系统带宽的选择 由于系统会受多种非线性因素的影响，系统的输入和输出端不可避免的存在确定性扰动和随机噪声，因此控制系统的带宽的选择需综合考虑各种输入信号的频率范围及其对系统性能的影响，即应使系统对输入信号具有良好的跟踪能力和对扰动信号具有较强的抑制能力。 总而言之，系统的分析应区分输入信号的性质、位置，根据其频谱或谱密度以及相应的传递函数选择合适带宽，而系统设计主要是围绕带宽来进行的。 3、确定闭环频率特性的图解方法
1、尼科尔斯图线 设开环和闭环频率特性为 4、闭环系统频域指标和时域指标的转换 工程中常用根据相角裕度γ和截止频率ω估算时域指标的两种方法。 相角裕度γ表明系统的稳定程度，而系统的稳定程度直接影响时域指标σ%、ts。 1、系统闭环和开环频域指标的关系 系统开环指标截止频率ωc与闭环带宽ωb有着密切的关系。对于两个稳定程度相仿的系统，ωc大的系统，ωb也大；ωc小的系统，ωb也小。 因此ωc和系统响应速度存在正比关系，ωc可用来衡量系统的响应速度。又由于闭环振荡性指标谐振Mr和开环指标相角裕度γ都能表征系统的稳定程度。 系统开环相频特性可表示为
通信光缆性能指标的确定与检测
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/ff1088387.html, 通信光缆性能指标的确定与检测 作者：王惠娟崔健 来源：《数字技术与应用》2012年第10期 摘要：本文重点介绍了通信光缆性能指标的工程应用意义和用户在选购通信光缆时应考虑的各种实际因素，详细介绍了通信光缆各项指标的检测方法和注意事项。对提高整个光缆接续施工质量和维护工作极其重要，尤其是进一步研究光通信中长波长的单模光纤的通信性能、传输衰耗、测量精度和检查维修等方面有一定的现实意义。 关键词：通信光缆性能检测 中图分类号：TN818 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0059-01 进入21世纪，随着数字技术、光纤通信技术和软件技术的飞速发展，话音、数据、视频应用技术开始交互融合，相互促进，信息对人们日常生活的影响越来越大，推动了信息市场的急速膨胀，通信产品越来越多地走进我们的日常工作和生活，为保证光缆的检测质量，检测前应根据使用需求、采购数量等方面的具体情况，对测试的项目、方法等形成一个全面的计划，并依据采购合同与光缆供应方达成共识。 1、光纤的性能与测试 单模光纤的性能可分为传输性能和光学几何特性。 （1）单模光纤的传输性能及测试传输性能是影响光传输系统整体性能指标的最重要因素，通常用户关注的主要是光纤的衰减性能和色散特性。1）衰减性能。光纤的衰减性能以衰减系数（单位长度上光纤的总衰减）来表示，单位符号为dB/km。该参数是用来确定系统再生中继段长度的一个重要依据。需要注意的是，测试此项参数时，采用的测试方法与测得的结果有很大关系。目前采用较多的测试方法是剪断法和后向散射法，使用的仪表是光源/功率计和光时域反射计（OTDR）。光缆的衰减系数必须逐盘测试或复查。在检测光缆衰减性能时，还应注意检查光纤的衰减均匀性，以免在施工和维护工作中因光纤本身的衰减突变点造成故障定位错误。2）色散特性。光纤的色散系数是系统设计时的另一个重要参数，通常情况下，对于小容量和短距离的系统，色散因素可忽略不计，但对于大容量和长距离的系统，就必须要考虑色散的影响。测量光纤色散系数的仪表主要有YOUK公司的S18色散仪、EG&G公司的CD-3色散仪等。 （2）单模光纤的光学几何特性及测试。光纤的光学几何特性是影响光纤接续的主要内在因素，以同心度误差为例，该参数是指光纤模场中心与包层中心之间的距离，光纤的接续损耗与该参数的平方成正比，因此该参数对光纤的接续有很大影响。由于光纤的光学几何特性几乎不受成缆过程的影响，因而光纤的光学几何特性通常是在实验室中用短段光缆进行测试.用户