当前位置：文档之家› 二阶系统性能改善及稳定性

二阶系统性能改善及稳定性

例1 系统结构图如图所示。求开环增益K分别为10，0.5，0.09时系统的动态性能指标。

计算过程及结果列表

计算

10 0.5 0.09

开环

传递

函数

(

)

(

5.0

)

(

)

(

闭环

传递

函数10

)

(

5.0

)

(

)

(

特征

参数

arccos

158

arccos

707

5.0

3.0

特征

根

5.0

2,1

λ5.0

5.0

2,1

9.0

1.0

动态

性能

指标

1.01

60.4

3.5 3.5

0.5

ξπξ

ξω

?===

5.3

238

ξω

ξπ()

1221

s s

T T

t t T T

λλ

?==

=?=

?=∞=

调整参数可以在一定程度上改善系统性能，但改善程度有限

§3.3.4 改善二阶系统动态性能的措施

（1）测速反馈 —— 增加阻尼（2）比例+微分 —— 提前控制

例 2 在如图所示系统中分别采用测速反馈和比例+微分控制，其中

10K =，216.0=t K 。分别写出各系统的开环传递函数、闭环传

递函数，计算动态性能指标（σ％，s t ）并进行对比分析。

原系统、测速反馈和比例+分控制方式下系统性能的计算及比较

原系统测速反馈

比例 + 微分

系统结构图

开环传递函数 )1(10

)(+=s s s G a

)1()

1(10)(++=

s s s K s G t b

)

1()

1(10)(++=s s s K s G t c

闭环传递函数 210()10a s s s Φ=++ 10)101(10)(2+++=Φs K s s t b 10)101()1(10)(2++++=Φs K s s K s t

t c 系统参数

0.158

1100.216

210

+?=0.5

1100.216

210

+?=0.5

n ω

10 3.16= 10 3.16=

10 3.16=

开环

零点 — -4.63 -4.63 极点 0，-１ 0，-１ 0，-１

闭环

零点 — — 110.216

t z K --===-4.63

极点 -0.5±j3.12

-1.58±j2.74

动态性能

p t

1.01 1.15 0.9 0

0σ

60.4％ 16.3％ 21.4％ s t

2.2

2.1

零点极点法（ P75 表3-7 ）

9.074

.273.014.3=-=-=

D t p θ

1 1.580.9

0004.121.44.63

p t E e e F σσ--?===

258

.163.41.474.216.3ln 3ln 31=?

?? ?????? ??+=??? ?????? ??+=σF E D A t s

p t D

π-θ

= ，%100%1p t e F E σσ-= 1

3ln s A E D F t ????

+ ???

????=σ

●改善系统性能的机理：测速反馈——增加阻尼

比例+微分——提前控制[仿真计算]●附加开环零点对系统性能的影响

●附加闭环零/极点对系统性能的影响

§3.4 高阶系统的阶跃响应及动态性能

§3.4.1 高阶系统单位阶跃响应

n s z s K a s a s a s a b s b s b s b s D s M s n

j j

m i i n n n n m m m m ≥--=

++++++++=

=Φ∏∏==----1

1110

111)

()

()()()(λ

ΛΛ

∏∏==--=

?Φ=n j j m

i i s s z s K s

s s C 1

)()

)()(λ∑

==-'+?=n j j

s s s D s s M s D M j

11)()(1)0()0(λλ

∑==?'+=n j t

s k j

e s D s s M D M t c 1)()()0()0()(λλ

()∑∑±-=--=-=++?'+=di

i i i i i i

j i di t i t s t e A e s D s s M D M ωσλσαλαα?ωsin )()()0()0(

§3.4.2 闭环主导极点

主导极点：距离虚轴最近而且附近又没有闭环零点的闭环极点

§3.4.3 估算高阶系统动态性能指标的零点极点法

（1） ?Φ)(s 闭环零极点图；

（2）略去非主导零极点和不非常靠近虚轴的“偶极子”，保留主导极点；（3）按P75表3-7相应公式估算系统动态性能。

表3-7 动态性能指标估算公式表

系统名称闭环零、极点分布图性能指标估算公式

振荡二阶系统

=，%

100

%1p t

eσ

σ-

π-

=，%

100

%1p t

Eσ

σ-

振荡型三阶系统

=，

，

100

-p

t e

Cσ

时

2≠

=σ

时

=σ

=，?

，

% 100

-p

t e

Cσ

时）

，0

(

2≠

=σ

时）

，

（0

=σ

非振

荡型三阶系统

)

(

≠

)

1.1

(

时

≠

——————结束——————

关于开环传递函数的写法问题

1(1)(1)

()[1]11(1)1

t t t K K

K s s s s G s KK s KK s s KK s s s ++===

++++

++12

()(1)t K

s s KK s K

Φ=+++

2(1)()(1)(1)(1)t t K K s K

G s K s s s s s +=+=

2(1)

()(1)(1)(1)1(1)

t t K

K s s s K K s s s K K s s s +Φ==

+++++

+ 2

(1)t K

s KK s K =+++

问题讨论：

1．开环增益会影响系统的动态性能指标吗？

2．闭环增益会影响系统的动态性能指标吗？

3．系统的动态性能指标与闭环极点有关，与闭环零点也有关吗？

——————结束——————

4．测速反馈改善系统性能的机理——增加阻尼

比例+微分改善系统性能的机理——提前控制

两种方法的比较

5．附加开环零点的作用

6．附加闭环零（极）点的作用

2-15 试绘制图2-36所示信号流图对应的系统结构图。

解.

§3.5 线性系统的稳定性分析

§3.5.1 稳定性的概念

§3.5.2稳定的充要条件

)

(

lim=

∞

→

)

(

)

()

(

)

(

)

()

(

)

(

)

(

)

(

λ-

∑

i i

)

(

)

(

∑

t i

i e

)

(λ

λΛ

lim

)

(

lim

∑

∞

→

∞

→

kλ

lim=

∞

→

eλn

,2,1Λ

系统稳定的充要条件：系统闭环特征方程的所有根都具有负的实部，

或所有闭环特征根均位于左半s 平面。

§3.5.3 稳定判据

0)(0111=++++=--a s a s a s a s D n n n n Λ 0>n a

（1）判定稳定的必要条件

0>i a 1,,2,1,0-=n i Λ

08964)(245=++++=s s s s s D 010275)(234=-----=s s s s s D

（2）劳斯判据

例3 系统特征方程，判定系统是否稳定。

010275)(234=++++=s s s s s D ，

解列劳斯表

（3）劳斯判据特殊情况的处理

例4 系统特征方程

023)(3

=+-=s s s D ，判定系统稳定性。解列劳斯表

4s 1 7 10 3s 5 2 0

33/5 10

-184/33 有2个正实部根

例5 已知系统特征方程，判定系统是否稳定性。

025*******)(2345=+++++=s s s s s s D ，

解列劳斯表

（4）劳斯判据的应用

例6 某单位反馈系统的开环零、极点分布如图所示，判定系统能否稳定，

若可以稳定，确定相应的开环增益范围。解依题意有

()()()22

1(9131)(--=--=

s s K s s K s G

1 -3

0 ←ε

第一列元素若出现0，用ε代替

1s (-3ε-2)/ε 有2个正实部根

s 1 12 35

3 20 25

316 1 380 5 0

5 1 25 5 0

0 2 0 0 出现全0行时，构造辅助方程

05)(2=+=s s F 02)(=='s s F

不存在右半s 平面的极点

()()()()0

)

（1）确定使系统稳定的开环增益K与阻尼比ξ的取值范围，画出相应区域；（2）当2

ξ时，确定使系统极点全部落在直线1-

s左边的K值范围。解．

（1）)

100

(

)

(

G a

ξ100

100

)

Dξ

列劳斯表

s 1 100

sξ

20K

1000

→ξ

sξ

ξ20

)

100

2000

-0 K

→ξ

s K

1000 0

→K

（2）令 1-=s s )

K s s s s D 100)1(100)1(20)1()(2

3+-+-+-=))))ξ

代入2=ξ

，整理得

)61100(2337)(23-+++=K s s s s D )

)))

3s 1 23

61100-K

1s 37)100612337(K -+? 0 12.9<→K

61100-K

61.0>→K

所以有 12.961.0<

原系统测速反馈系统比例加微分系统

(

)

(

a)1

(

)

(

G t

b)1

(

)

(

G t

)

(

a10

)

)(

b10

)

(

)(

)

(

)

(

)

(

)

(

系统性能优化方案

系统性能优化方案 (第一章) 系统在用户使用一段时间后（1年以上），均存在系统性能（操作、查询、分析）逐渐下降趋势，有些用户的系统性能下降的速度非常快。同时随着目前我们对数据库分库技术的不断探讨，在实际用户的生产环境，现有系统在性能上的不断下降已经非常严重的影响了实际的用户使用，对我公司在行业用户内也带来了不利的影响。通过对现有系统的跟踪分析与调整，我们对现有系统的性能主要总结了以下几个瓶颈： 1、数据库连接方式问题古典C/S连接方式对数据库连接资源的争夺对DBServer带来了极大的压力。现代B/S连接方式虽然不同程度上缓解了连接资源的压力，但是由于没有进行数据库连接池的管理，在某种程度上，随着应用服务器的不断扩大和用户数量增加，连接的数量也会不断上升而无截止。此问题在所有系统中存在。 2、系统应用方式（架构）问题(应用程序设计的优化) 在业务系统中，随着业务流程的不断增加，业务控制不断深入，分析统计、决策支持的需求不断提高，我们现有的业务流程处理没有针对现有的应用特点进行合理的应用结构设计，例如在‘订单、提油单’、‘单据、日报、帐务的处理’关系上，单纯的数据关系已经难以承载多元的业务应用需求。 3、数据库设计问题（指定类型SQL语句的优化）

目前在系统开发过程中，数据库设计由开发人员承担，由于缺乏专业的数据库设计角色、单个功能在整个系统中的定位模糊等原因，未对系统的数据库进行整体的分析与性能设计，仅仅实现了简单的数据存储与展示，随着用户数据量的不断增加，系统性能逐渐下降。 4、数据库管理与研究问题(数据存储、物理存储和逻辑存储的优化) 随着系统的不断增大，数据库管理员（DBA）的角色未建立，整个系统的数据库开发存在非常大的随意性，而且在数据库自身技术的研究、硬件配置的研究等方面未开展，导致系统硬件、系统软件两方面在数据库管理维护、研究上无充分认可、成熟的技术支持。 5、网络通信因素的问题随着VPN应用技术的不断推广，在远程数据库应用技术上，我们在实际设计、开发上未充分的考虑网络因素，在数据传输量上的不断加大，传统的开发技术和设计方法已经无法承载新的业务应用需求。针对以上问题，我们进行了以下几个方面的尝试： 1、修改应用技术模式 2、建立历史数据库 3、利用数据库索引技术 4、利用数据库分区技术通过尝试效果明显，仅供参考！

二阶系统性能改善与稳定性

例1 系统结构图如图所示。求开环增益K分别为10，0.5，0.09时系统的动态性能指标。计算过程及结果列表 K 计算 10 0.5 0.09 开环传递函数 )1 ( 10 ) ( 1+ = s s s G )1 ( 5.0 ) ( 2+ = s s s G )1 ( 09 .0 ) ( 3+ = s s s G 闭环传递函数10 10 ) ( 2 1+ + = Φ s s s 5.0 5.0 ) ( 2 2+ + = Φ s s s 09 .0 09 .0 ) ( 2 3+ + = Φ s s s 特征参数 ? ? ? ?? ? ? ? = = = ? = = = 81 arccos 158 .0 16 .3 2 1 16 .3 10 ξ β ξ ω n ? ? ? ?? ? ? ? = = = ? = = = 45 arccos 707 .0 707 .0 2 1 707 .0 5.0 ξ β ξ ω n ?? ? ? ? = ? = = = 67 .1 3.0 2 1 3.0 09 .0 ξ ω n 特征根 12 .3 5.0 2,1 j ± - = λ5.0 5.0 2,1 j ± - = λ ? ? ? - = - = 9.0 1.0 2 1 λ λ ? ? ? = = 11 .1 10 2 1 T T 动态性能指标 2 2 1 00 00 1.01 1 60.4 3.5 3.5 7 0.5 p n s n t e t ξπξ π ξω σ ξω -- ? == ? - ? ? == ? ? ?=== ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = = = = = - = - - 7 5.3 5 238 .6 1 1 2 2 n s n p t e t ξω σ ω ξ π ξ ξπ() 1221 11 9 31 ,0 s s p T T t t T T t λλ σ ?== ? =?= ? ?=∞= ?

阶系统性能改善及稳定性

例1 系统结构图如图所示。求开环增益K 分别为10，，时系统的动态性能指标。计算过程及结果列表 K 计算 10 开环传递函数 )1(10 )(1+= s s s G )1(5 .0)(2+= s s s G )1(09 .0)(3+= s s s G 闭环传递函数 10 10 )(21++= Φs s s 5 .05 .0)(22++= Φs s s 09 .009 .0)(23++= Φs s s 特征参数 ?? ? ? ????===?===81arccos 158.016.32116.310ξβξωn ?? ? ? ????===?===45arccos 707.0707.021707 .05.0ξβξωn ?? ? ??=?===67.13.0213 .009.0ξωn 特征根 12.35.02,1j ±-=λ 5.05.02,1j ±-=λ ???-=-=9.01.021λλ???==11.1102 1T T 动态性能指标 2 2 100001.01160.43.5 3.5 7 0.5p n s n t e t ξπξπξωσξω--? ==?-??==???===?? ???? ????? =====-=--7 5 .35238.61001002 2 n s n p t e t ξωσωξπξξπ ()122111009 31,0 s s p T T t t T T t λλσ?==? =?=??=∞=?

调整参数可以在一定程度上改善系统性能，但改善程度有限 §3.3.4 改善二阶系统动态性能的措施（1）测速反馈 —— 增加阻尼（2）比例+微分 —— 提前控制例 2 在如图所示系统中分别采用测速反馈和比例+微分控制，其中 10K =，216.0=t K 。分别写出各系统的开环传递函数、闭环传递函数，计算动态性能指标（σ％，s t ）并进行对比分析。

实验一--控制系统的稳定性分析

实验一控制系统的稳定性分班级：光伏2班姓名：王永强学号：1200309067

实验一控制系统的稳定性分析一、实验目的 1、研究高阶系统的稳定性，验证稳定判据的正确性； 2、了解系统增益变化对系统稳定性的影响；

3、观察系统结构和稳态误差之间的关系。二、实验任务 1、稳定性分析欲判断系统的稳定性，只要求出系统的闭环极点即可，而系统的闭环极点就是闭环传递函数的分母多项式的根，可以利用MATLAB中的tf2zp函数求出系统的零极点，或者利用root函数求分母多项式的根来确定系统的闭环极点，从而判断系统的稳定性。（1）已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 0.2( 2.5) () (0.5)(0.7)(3) s G s s s s s + = +++，用MATLAB编写程序来判断闭环系统的稳定性，并绘制闭环系统的零极点图。在MATLAB命令窗口写入程序代码如下：z=-2.5 p=[0,-0.5,-0.7,-3] k=1 Go=zpk(z,p,k)

Gc=feedback(Go,1) Gctf=tf(Gc) dc=Gctf.den dens=ploy2str(dc{1},'s') 运行结果如下： Gctf = s + 2.5 --------------------------------------- s^4 + 4.2 s^3 + 3.95 s^2 + 2.05 s + 2.5 Continuous-time transfer function. dens是系统的特征多项式，接着输入如下MATLAB程序代码： den=[1,4.2,3.95,1.25,0.5] p=roots(den)

自动控制原理实验——二阶系统的动态过程分析

实验二二阶系统的动态过程分析一、实验目的 1. 掌握二阶控制系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术。 2. 定量分析二阶系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。 3. 加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的性质。 4. 了解和学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和Simulink 实现方法。二、实验内容 1. 分析典型二阶系统()G s 的ξ和n ω变化时，对系统的阶跃响应的影响。 2. 用实验的方法求解以下问题：设控制系统结构图如图2.1所示，若要求系统具有性能： %20%,1,p p t s σσ=== 试确定系统参数K 和τ，并计算单位阶跃响应的特征量d t ，r t 和s t 。图2.1 控制系统的结构图 3. 用实验的方法求解以下问题：设控制系统结构图如图2.2所示。图中，输入信号()r t t θ=，放大器增益A K 分别取13.5，200和1500。试分别写出系统的误差响应表达式，并估算其性能指标。图2.2 控制系统的结构图

三、实验原理任何一个给定的线性控制系统，都可以分解为若干个典型环节的组合。将每个典型环节的模拟电路按系统的方块图连接起来，就得到控制系统的模拟电路图。通常，二阶控制系统 2 22 () 2 n n n G s s ω ξωω = ++ 可以分解为一个比例环节、一个惯性环节和一个积分环节，其结构原理如图 2.3所示，对应的模拟电路图如图2.4所示。图2.3 二阶系统的结构原理图图2.4 二阶系统的模拟电路原理图图2.4中：()(),()() r c u t r t u t c t ==-。比例常数（增益系数）2 1 R K R =，惯性时间常数 131 T R C =，积分时间常数242 T R C =。其闭环传递函数为： 12 2 21 112 () 1 ()(1) c r K U s TT K K U s T s T s K s s T TT == ++++ (0.1) 又：二阶控制系统的特性由两个参数来描述，即系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频

软件性能瓶颈分析方法及优化

软件性能瓶颈分析方法及优化影响软件应用性能的因素有很多，下面简单介绍下其中几种影响因素及分析方法。一、性能瓶颈分析 1、内存分析内存的使用情况是系统性能中重要的因素之一，频繁的页交换及内存泄露都会影响到系统的性能（这里主要以Windows系统为主）。内存分析用于判断系统有无遇到内存瓶颈，是否需要通过增加内存等手段提高系统性能表现。（1）、查看Memory\Available Mbytes指标在对系统进行操作系统级别的内存分析时，首先需要通过该指标（Available Mbytes：Windows系统自带计数器的一个计数值）建立一个初步的印象，了解性能测试过程中系统是否仍然有足够的内存可用。如果该指标比较小，系统可能存在内存不足方便的问题，这时需要继续依据具体问题进行下一步分析。（2）、注意Pages/sec、Pages Read/sec和Page Faults/sec的值操作系统经常会利用磁盘交换方式提高系统的可用内存量或内存使用效率。Windows和Unix操作系统都提供了类似的方法来支持磁盘交换计数，而这三个指标直接反应了操作系统进行磁盘交换的频度。如果Pages/sec的计数持续高于几百，很可能有内存方面的问题产生，但Pages/sec的值很大不一定表明内存有问题，而可能是运行使用内存映射文件的程序所致。 Page Faults/sec值表示每秒发生的页面失效次数，页面失效次数越多，说明操作系统向内存读取的次数越多。 Pages Read/sec的计数值阈值为5，如果计数值超过5，则可以判断存在内存方面的问题。（3）、根据Physical Disk计数器的值分析性能瓶颈对Physical Disk计数器的分析包括对Pages Read/sec和%DiskTime及Average Disk Queue Length的分析。如果Pages Read/sec的值很低，同时%DiskTime和 Average Disk Queue Length的值很高，则可能是磁盘瓶颈；但如果队列长度增加的同时Pages Read/sec并未降低，则是由于内存不足。 2、处理器分析处理器（CPU）也可能是系统的瓶颈，下面是针对处理器进行分析的步骤：（1）、查看System\%Total Processor Time性能计数器的计数值该计数值用于体现服务器整体的处理器利用率；对于多处理器系统而言，该计数值体现的是所有CPU的平均利用率。如果该数值持续超过90%，则说明整个系统面临着处理器方面的瓶颈，需要通过增加处理器来提高性能。注意事项：由于操作系统本身的特性，在某些多CPU系统中，该数据本身并不大，但如果CPU之间负载状况极不均衡，也应该视作系统产生了处理器方面的瓶颈。（2）、查看每个CPU的Processor\%Processor Time、Processor\%User Time和Processor\%Privileged Time

操作系统性能分析

操作系统性能分析 1Linux系统性能评估与优化 1.1影响Linux性能的因素 CPU 内存磁盘I/O带宽网络I/O带宽 1.2系统性能评估标准其中： %user：表示CPU处在用户模式下的时间百分比。 %sys：表示CPU处在系统模式下的时间百分比。 %iowait：表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。 swap in：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAP DISK交换到RAM swap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。 1.3系统性能分析工具常用系统命令 Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等常用组合方式 ?用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈 ?用free、vmstat检测是否是内存瓶颈

?用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈 ?用netstat检测是否是网络带宽瓶颈 1.4性能评估与优化过程 1.4.1系统整体性能评估（uptime命令） [root@web1 ~]# uptime 16:38:00 up 118 days, 3:01, 5 users, load average: 1.22, 1.02, 0.91 这里需要注意的是：load average这个输出值，这三个值的大小一般不能大于系统CPU 的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能，但是偶尔大于8时，倒不用担心，一般不会影响系统性能。相反，如果load average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的。 1.4.2cpu性能评估（1）利用vmstat命令监控系统CPU 该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU一个负载情况。下面是vmstat命令在某个系统的输出结果： [root@node1 ~]# vmstat 2 3 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------ r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0 0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0 ●Procs r列表示运行和等待cpu时间片的进程数，这个值如果长期大于系统CPU的个数，说明CPU不足，需要增加CPU。 b列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。 ●Cpu us列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。us的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu时间多，但是如果长期大于50%，就需要考虑优化程序或算法。 sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时，说明内核消耗的CPU资源很多。

性能分析与调优的原理及原则

性能分析与调优的原理最近一直纠结性能分析与调优如何下手，先从硬件开始，还是先从代码或数据库。从操作系统（CPU调度，内存管理，进程调度，磁盘I/O）、网络、协议（HTTP，TCP/IP），还是从应用程序代码，数据库调优，中间件配置等方面入手。单一个中间件又分web中间件（apache、IIS），应用中间件（tomcat、weblogic、webSphere）等，虽然都是中间件，每一样拎出来往深了学都不是一朝一夕之功。但调优对于每一项的要求又不仅仅是“知道”或“会使用”这么简单。起码要达到“如何更好的使用”。常看到性能测试书中说，性能测试不单单是性能测试工程师一个人的事儿。需要DBA 、开发人员、运维人员的配合完成。但是在不少情况下性能测试是由性能测试人员独立完成的，退一步就算由其它人员的协助，了解系统架构的各个模块对于自身的提高也有很大帮助，同进也更能得到别人的尊重。再说性能调优之前，我们有必要再提一下进行测试的目的，或者我们进行性能测试的初衷是什么？能力验证：验证某系统在一定条件具有什么样的能力。能力规划：如何使系统达到我们要求的性能能力。应用程序诊断：比如内存泄漏，通过功能测试很难发现，但通过性能测试却很容易发现。性能调优：满足用户需求，进一步进行系统分析找出瓶颈，优化瓶颈，提高系统整体性能。一、一般系统的瓶颈性能测试调优需要先发现瓶颈，那么系统一般会存在哪些瓶颈： 1、硬件上的性能瓶颈：

一般指的是CPU、内存、磁盘I/O 方面的问题，分为服务器硬件瓶颈、网络瓶颈（对局域网可以不考虑）、服务器操作系统瓶颈（参数配置）、中间件瓶颈（参数配置、数据库、web服务器等）、应用瓶颈（SQL 语句、数据库设计、业务逻辑、算法等）。 2、应用软件上的性能瓶颈：一般指的是应用服务器、web 服务器等应用软件，还包括数据库系统。例如：中间件weblogic 平台上配置的JDBC连接池的参数设置不合理，造成的瓶颈。 3、应用程序上的性能瓶颈：一般指的是开发人员新开发出来的应用程序。例如，程序架构规划不合理，程序本身设计有问题（串行处理、请求的处理线程不够），造成系统在大量用户方位时性能低下而造成的瓶颈。 4、操作系统上的性能瓶颈：一般指的是windows、UNIX、Linux等操作系统。例如，在进行性能测试，出现物理内存不足时，虚拟内存设置也不合理，虚拟内存的交换效率就会大大降低，从而导致行为的响应时间大大增加，这时认为操作系统上出现性能瓶颈。 5、网络设备上的性能瓶颈：一般指的是防火墙、动态负载均衡器、交换机等设备。例如，在动态负载均衡器上设置了动态分发负载的机制，当发现某个应用服务器上的硬件资源已经到达极限时，动态负载均衡器将后续的交易请求发送到其他负载较轻的应用服务器上。在测试时发现，动态负载均衡器没有起到相应的作用，这时可以认为网络瓶颈。性能测试出现的原因及其定位十分复杂，这里只是简单介绍常见的几种瓶颈类型和特征，而性能测试所需要做的就是根据各种情况因素综合考虑，然后协助开发人员/DBA/运维人员一起定位性能瓶颈。二、一般性能调优步骤一般性能问题调优的步骤： 1、步骤一：确定问题应用程序代码：在通常情况下，很多程序的性能问题都是写出来的，因此对于发现瓶颈的模块，应该首先检查一下代码。

二阶系统的性能指标

二阶系统的性能指标控制系统的性能指标是评价系统动态品质的定量指标，是定量分析的基础。系统的时域性能指标通常通过系统的单位阶跃响应进行定义。常见的性能指标有：上升时间t r 、峰值时间t p 、调整时间t s 、最大超调量M p 、振荡次数N 。 1.评价系统快速性的性能指标上升时间t r 响应曲线从零时刻出发首次到达稳态值所需时间。对无超调系统，上升时间一般定义为响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需的时间。峰值时间t p 响应曲线从零上升到第一个峰值所需时间。调整时间t s 响应曲线到达并保持在允许误差范围（稳态值的±2%或±5%）内所需的时间。 2.评价系统平稳性的性能指标 ? 最大超调量M p 响应曲线的最大峰值与稳态值之差。通常用百分数表示： %100)() ()(?∞∞-≡o o p o p x x t x M 若x o (t p ) < x o (∞)，则响应无超调。 ? 振荡次数N 在调整时间t s 内系统响应曲线的振荡次数。实测时，可按响应曲线穿越稳态值次数的一半计数。 3.欠阻尼二阶系统的时域性能指标 ? 上升时间t r 欠阻尼二阶系统的阶跃响应为：0),sin(11)(2≥+--=-t t e t x d t o n ?ωξξω 根据上升时间的定义有：()1sin 11)(2=+--=-?ωξξωr d t r o t e t x r n 2221arccos 11ξωξ πξωξξπω?π--=---=-=n n d r arctg t 显然， ξ一定时，ωn 越大，t r 越小； ωn 一定时，ξ 越大，t r 越大。 ? 峰值时间t p 令0)(=dt t dx o ，并将t = t p 代入可得：21ξ ωπωπ-==n d p t

[2016-06-28]_系统性能问题分析及优化策略方法总结(无作者)

系统性能问题分析及优化策略方法摘要：随着信息化建设的深入和普及，信息系统已经成为了社会的生产、生活重要组成部分，信息系统由各类型复杂的软、硬件组成，功能逻辑结构复杂，数据种类多样，系统的性能犹如系统的生命，是系统正常运行服务的关键，越来越受到人们的重视。如何优化系统性能，是系统设计研发者们必须考虑的问题。性能优化目标只有一个就是提高系统性能，但是性能分析优化的方法策略却多种多样，如系统的架构优化，程序的逻辑优化，内存、I/O、网络、磁盘优化，数据库优化等等。如何选择合适的优化方法，解决性能问题，是系统性能优化的关键。关键词：性能、优化、系统、升级 System Performance Analysis and Optimization Strategy Abstract: With the development and popularization of grid informatization, the information systems has become an important part of social production and living. They are composing by types of complex information system software and hardware components. Their functions logical structures are of complex and their data types are diverse. The system performance is like living systems which is the key to the normal operation of the service, attracting more and more people's attention. How to optimize system performance is the problem that must be considered by the designer and developer. Performance Optimization has only one goal that is to improve system performance. However, performance analysis and optimization methods and strategies are various, such as system architecture optimization, logic optimization, memory optimization, I / O optimization, network optimization, disk optimization, database optimization and so on. How to choose a suitable optimization method to solve performance problems is the key to system performance optimization. Keywords: Performance, Optimization, System,Upgrade

二阶系统性能改善及稳定性

原系统、测速反馈和比例+分控制方式下系统性能的计算及比较原系统测速反馈比例 + 微分系统结构图开环传递函数 )1 ( 10 ) ( + = s s s G a)1 ( )1 ( 10 ) ( + + = s s s K s G t b)1 ( )1 ( 10 ) ( + + = s s s K s G t c 闭环传递函数 2 10 () 10 a s s s Φ= ++10 ) 10 1( 10 )( 2+ + + = Φ s K s s t b10 ) 10 1( )1 ( 10 ) ( 2+ + + + = Φ s K s s K s t t c 系ξ1100.216 210 +? = 1100.216 210 +? =

二阶及高阶控制系统性能改善

实验二二阶及高阶控制系统性能改善 1．教材P80-82中指出，在工程实践中可通过在系统中增加合适的附加装置改善二阶系统的性能，比如增加比例微分控制器，或者增设微分负反馈，可使得欠阻尼二阶系统的等效阻尼比增大，从而使系统超调量减小。设计一个验证程序，通过绘制阶跃响应曲线和性能参数计算，验证相关观点的正确性。程序： s=tf('s'); wn=4;kesai=0.4; G1=(wn^2)/(s*(s+2*kesai*wn)); step(feedback(G1,1),5); grid on; figure; for tao=0.2:0.05:0.3; G2=(tao*s+1)*(wn^2)/(s*(s+2*kesai*wn)); step(feedback(G2,1),2.5);hold on; end figure; for tao=0.1:0.1:1; G3=(wn^2)/(s^2+2*kesai*wn*s+tao*s*(wn^2)); step(feedback(G3,1));hold on; end 绘制原始响应曲线与改善后响应曲线如图：

改造前，超调量25.4%，调节时间2.1秒增加比例微分控制后，当tao=0.2时，超调量3.13%，调节时间1.21秒 Step Response Time (sec)A m p l i t u d e 00.2 0.4 0.6 0.81 1.21.4

增加微分负反馈控制后，当tao=0.1时，超调量9.48%，调节时间1.49秒当tao=.02时，超调量1.52%，调节时间0.939秒 2．如图1所示的高阶系统属于结构不稳定系统，无论放大系数K 如何取值，系统都不稳定，试验证之。结合教材P89中介绍的方法，如将系统中的一个积分环节改为惯性环节，或者在系统前加入比例微分控制，只要参数合适，不但可使之稳定还可获得不错的性能指标。试编程绘制改造前后的阶跃响应曲线，并计算改造后的性能参数以证明之。（设T=2）

一二阶系统频率特性测试与分析

广西大学实验报告纸姓名：指导老师：胡老师成绩：学院：电气工程学院专业：自动化班级：121 实验内容：零、极点对限性控制系统的影响 2014年 11月 16 日【实验时间】2014年11月14日【实验地点】宿舍【实验目的】 1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法； 2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法； 3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。【实验设备与软件】 1. labACT 实验台与虚拟示波器 2. MATLAB 软件【实验原理】 1.系统的频率特性测试方法对于现行定常系统，当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时，其稳态输出是一个与输入信号频率相同，但幅值和相位都不同的正弦信号 )sin()()sin()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。幅频特性：m m X Y j G /)(=ω，即输入与输出信号的幅度比值，通常转换成)(lg 20ωj G 形式。相频特性：)(arg )(ωω?j G =，可以直接基于虚拟示波器读取，也可以用“李沙育图行”法得到。可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。在labACT 试验台采用的测试结构图如下：

被测定稳定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。 2.系统的频率测试硬件原理 1）正弦信号源的产生方法频率特性测试时，一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。按照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832，转换成模拟信号，经一级运放将其转换为模拟电压信号，再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。根据数模转换原理，知 R V N V 8 012- = (1) 再根据反相加法器运算方法，得 R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=??? ??+-?-=??? ? ??+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的：当N 大于128时，输出为正；反之则为负；当输入为128时，输出为0. 在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的，内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号，并由B2单元的OUT2输出。

控制系统的稳定性分析

精品实验题目控制系统的稳定性分析一、实验目的 1．观察系统的不稳定现象。 2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台三、系统模拟电路图系统模拟电路图如图3-1 图3-1 系统模拟电路图R3=0～500K； C=1μf或C=0.1μf两种情况。四、实验报告 1．根据所示模拟电路图，求出系统的传递函数表达式。 G(S)= K=R3/100K,T=CuF/10 2．绘制EWB图和Simulink仿真图。

精品 3．根据表中数据绘制响应曲线。 4．计算系统的临界放大系数，确定此时R3的值，并记录响应曲线。系统响应曲线实验曲线Matlab （或EWB）仿真 R3=100K = C=1UF 临界稳定（理论值 R3= 200K） C=1UF

精品临界稳定（实测值 R3= 220K） C=1UF R3 =100K C= 0.1UF

精品临界稳定（理论值R3= 1100 K） C=0.1UF 临界稳定（实测值 R3= 1110K ） C= 0.1UF

精品实验和仿真结果 1．根据表格中所给数据分别进行实验箱、EWB或Simulink实验，并进行实验曲线对比，分析实验箱的实验曲线与仿真曲线差异的原因。对比：实验曲线中R3取实验值时更接近等幅振荡，而MATLAB仿真时R3取理论值更接近等幅振荡。原因： MATLAB仿真没有误差，而实验时存在误差。 2．通过实验箱测定系统临界稳定增益，并与理论值及其仿真结果进行比较（1）当C=1uf，R3=200K(理论值)时，临界稳态增益K=2，当C=1uf，R3=220K(实验值)时，临界稳态增益K=2.2，与理论值相近（2）当C=0.1uf，R3=1100K(理论值)时，临界稳态增益K=11 当C=0.1uf，R3=1110K(实验值)时，临界稳态增益K=11.1，与理论值相近四、实验总结与思考 1．实验中出现的问题及解决办法问题：系统传递函数曲线出现截止失真。解决方法：调节R3。 2．本次实验的不足与改进遇到问题时，没有冷静分析。考虑问题不够全面，只想到是实验箱线路的问题，而只是分模块连接电路。改进：在实验老师的指导下，我们发现是R3的取值出现了问题，并及时解决，后续问题能够做到举一反三。 3．本次实验的体会遇到问题时应该冷静下来，全面地分析问题。遇到无法独立解决的问题，要及时请教老师，

标准二阶系统的阶跃响应及性能分析

11级自动控制原理实验二姓名：陈泉学号：1104130103 班级：楼宇自动化01班 2013年11月26日星期二

1、标准二阶系统的阶跃响应及性能分析考虑图2.2所示的标准二阶系统，假设ωn=1（这等价于ωn t为自变量），利用程序lab.3_1.m观察ζ=0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0时的系统单位阶跃响应，估计各自对应的性能水平，并将其与理论值进行比较。解：Lab.3_1.m程序如下 t=[0:0.1:12]; num=[1]; zeta1=0.1; den1=[1 2*zeta1 1]; sys1=tf(num,den1); zeta2=0.2; den2=[1 2*zeta2 1]; sys2=tf(num,den2); zeta3=0.4; den3=[1 2*zeta3 1]; sys3=tf(num,den3); zeta4=0.7; den4=[1 2*zeta4 1]; sys4=tf(num,den4); zeta5=1.0; den5=[1 2*zeta5 1]; sys5=tf(num,den5); zeta6=2.0; den6=[1 2*zeta6 1]; sys6=tf(num,den6); [y1,T1]=step(sys1,t); [y2,T2]=step(sys2,t); [y3,T3]=step(sys3,t); [y4,T4]=step(sys4,t); [y5,T5]=step(sys5,t); [y6,T6]=step(sys6,t); plot(T1,y1,T2,y2,T3,y3,T4,y4,T5,y5,T6,y6)

AMHS系统的性能分析和影响因素

AMHS系统的性能分析和影响因素由于AMHS系统属于较复杂的多元非线性系统，传统的控制理论很难对其进行准确的分析和性能优化。为了对AMHS系统进行优化改善，首先需要确定可以准确反映AMHS系统性能的指标参数，并在此基础上对那些关键性因素进行模拟分析得出优化方向，进而在AMHS系统的实际运行中加以验证，从而得到预期的优化效果。分析AMHS系统性能的重要指标在对AMHS系统进行性能分析的时候，一般会从以下两个方面进行判断：稳定性：MTBF和MTTR是在衡量系统稳定性方面最常用到的两个参数。MTBF(Mean Time Between Failure)表示系统硬件的故障频率，这个数据越低，表示系统的硬件越稳定，故障率越低。而MTTR(Mean Time To Repair)表示系统硬件发生故障时候的修复时间，这个数据越低，表示系统硬件的可修复能力越高，可在线使用的能力越高。高效性：在衡量AMHS系统的搬送效率的时候，平均搬送时间和三西格玛的搬送时间是最常用到的两个指标。平均搬送时间是指在某单位时间段内完成的所有搬送任务的平均搬送时间，而三西格玛的搬送时间则是借用了统计学上的一个概念：即在三西格玛的搬送时间内完成的搬送任务的数量占到总体搬送量的三西格玛（99.97%）。在Full Auto作业模式下的这两个指标将直接关系到生产设备能否保证较高的生产利用率，甚至会影响到Wafer的Cycle Time。因此，大部分300mm工厂的管理者对于这个性能指标都会设定极其严格的标准。影响AMHS系统搬送性能的主要因素通常，影响AMHS系统搬送性能的因素可以从AMHS系统的硬件特性和系统控制软件两方面去分析。首先，系统的硬件因素主要考虑以下几点： OHT行走速度和加速度：OHT的行走速度和加速度是影响AMHS系统整体运行效率的重要参数。更高的行走速度和加速度可以有效地降低单次搬送的时间；但是当AMHS系统的搬送任务过于频繁的时候，OHT本身会遇到经常性的临时停车，这个时候过高的速度和加速度反而会增加OHT车体本身的负担，加快OHT 车体的磨损。因此，大部分的AMHS系统制造商都会根据实际情况设定最佳的行车速度，而不是盲目的追求更高的行走速度。 OHT的升降马达的运行速度：OHT的升降马达主要是用来将FOUP从轨道高度的位置下降放置于生产设备的Port上或者反之将FOUP从设备的Port上传送到OHT上。因此，升降马达的运行速度也会影响AMHS 系统整体的搬送时间，但考虑到生产设备操作人员的安全问题，升降马达的速度一般不会设置过高。轨道的设计和布局：轨道的设计模式和拓扑布局是影响AMHS系统搬送效率的关键因素。在设计轨道拓扑布局的时候，需要考虑到OHT行走路线的优化、最短路径的设计、轨道通行的冗余能力、OHT交汇路口的设计等问题。一个优秀的轨道布局设计，不仅可以缩短OHT的行走路程，还可以提高轨道整体的冗余能力，增加在单点发生故障时候轨道系统的健壮性。其次，系统的软件方面主要考虑以下几个因素： OHT行走路径的选择：OHT在出发至目的地之前需要确定最优的行走路线，以便尽可能的减少搬送时间。在分析比较各种不同行走路径的时候，通常需要考虑每条行走路径实际的行走距离；路途障碍物的数量；中途交汇路口的数量；路径中途有无单点故障发生等因素。同时，当OHT行走路径确定后出发的时候，如果有影响到路径选择的意外事件发生，OHT可以重新计算最优路径，并动态改变之前的行走路径。

基于matlab的二阶动态系统特性分析

测控技术基础课程设计设计题目：基于matlab的二阶动态系统特性分析姓名：学号：专业：机械电子班级：指导教师： 2014年 6月 26日---年 6月 26日

目录第一章二阶系统的性能指标 1.1 一般系统的描述 1.2 二阶系统的性能指标第二章二阶系统基于matlab 的时域分析 2.1 用matlab 求二阶系统的动态性能指标 2.2 二阶系统的动态响应分析 2.2.1 二阶系统的单位阶跃响应与参数ξ的关系 2.2.2 二阶系统的单位阶跃响应与参数n ω的关系. 第三章设计体会参考文献

1. 二阶系统的性能指标 1.1. 一般系统的描述凡是能够用二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。从物理上讲，二阶系统包含两个独立的储能元件，能量在两个元件之间交换，是系统具有往复震荡的趋势。当阻尼比不够充分大时，系统呈现出震荡的特性，所以，二阶系统也称为二阶震荡环节。很多实际工程系统都是二阶系统，而且许多高阶系统在一定条件下也可以简化成为二阶系统近似求解。因此，分析二阶系统的时间相应具有重要的实际意义。传递函数可以反映系统的结构参数，二阶系统的典型传递函数是： 2 2021 )()()(n n i s s s X s X s G ωξω++= = 其中，n ω 为二阶系统的无阻尼固有频率，ξ称为二阶系统的阻尼比。 1.2. 二阶系统的性能指标系统的基本要求一般有稳定性、准确性和快速性这三个指标。系统分析及时对这三个指标进行分析。建立系统的数学模型后，就可以用不同的方法来分析和研究系统，以便于找出工程中需要的系统。在时域，这三个方面的性能都可以通过求解描述系统的微分方程来获得，而微分方程的解则由系统的结构参数、初始条件以及输入信号所决定。上升时间r t ：当系统的阶跃响应第一次达到稳态值的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短，响应速度越快。峰值时间p t :系统阶跃响应达到最大值的时间。最大值一般都发生在阶跃响应的第一个峰值时间，所以又称为峰值时间。调节时间s t ：当系统的阶跃响应衰减到给定的误差带，并且以后不再超出给定的误差带的时间。最大超调量p M :相应曲线的最大峰值与稳态值的差称为最大超调量p M ，即 ) (max ∞-=c c M p

二阶系统性能改善及稳定性

例1 系统结构图如图所示。求开环增益K 分别为10，0.5，0.09时系统的动态性能指标。计算过程及结果列表 K 计算 10 0.5 0.09 开环传递函数 )1(10 )(1+= s s s G )1(5 .0)(2+= s s s G ) 1(09 .0)(3+=s s s G 闭环传递函数 10 10 )(21++= Φs s s 5 .05 .0)(22++= Φs s s 09 .009 .0)(23++= Φs s s 特征参数 ?? ? ? ????===?===81arccos 158.016.32116.310ξβξωn ?? ? ? ????===?===45arccos 707.0707.021707 .05.0ξβξωn ?? ? ??=?===67.13.0213 .009.0ξωn 特征根 12.35.02,1j ±-=λ 5.05.02,1j ±-=λ ???-=-=9.01.021λλ???==11.1102 1T T 动态性能指标 2 2 100001.01160.43.5 3.5 7 0.5p n s n t e t ξπξπξωσξω--? ==?-??==???===?? ???? ????? =====-=--7 5 .35238.61001002 2 n s n p t e t ξωσωξπξξπ ()122111009 31,0 s s p T T t t T T t λλσ?==? =?=??=∞=?