控制系統(tǒng)的時域分析.ppt

第 3 章 控制系統(tǒng)的時域分析,主要內(nèi)容： 典型輸入信號和時域分析法 一階和二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 穩(wěn)定性(線性定常系統(tǒng))及代數(shù)穩(wěn)定判據(jù) 穩(wěn)態(tài)誤差分析與計算,典型輸入信號,以單位階躍信號作為不同系統(tǒng)的輸入信號,時域性能指標(biāo),動態(tài)性能指標(biāo) 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo),1.動態(tài)性能指標(biāo)(系統(tǒng)響應(yīng)快),描述穩(wěn)定系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下，動態(tài)過程隨t衰減變化的指標(biāo)，稱為動態(tài)性能指標(biāo)。,超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間ts尤為重要。,2. 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)(控制性能精度),穩(wěn)態(tài)誤差是描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的一種性能指標(biāo)，是當(dāng)時間趨于無窮時，系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值與輸入量之差，即,一階及二階系統(tǒng)的時域分析(重點(diǎn)掌握),一階系統(tǒng)的時域分析 二階系統(tǒng)的時域分析,1. 一階系統(tǒng)的時域分析,一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(慣性環(huán)節(jié)) 一階系統(tǒng)特征參數(shù)(T)與動態(tài)性能指標(biāo)間的關(guān)系 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)主要是調(diào)節(jié)時間。 T越小，系統(tǒng)地快速性越好。 ts=4T(誤差范圍2%) ts=3T(誤差范圍5%),2. 二階系統(tǒng)的時域分析 兩個特征參數(shù),二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 兩個特征根為:,典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng),閉環(huán)極點(diǎn)的性質(zhì)決定了二階系統(tǒng)在單位階躍信號下響應(yīng)的不同性質(zhì)。,典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)(欠阻尼下),上升時間 峰值時間 超調(diào)量 調(diào)整時間,控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,穩(wěn)定的定義 穩(wěn)定的充要條件 穩(wěn)定的判據(jù)勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用,穩(wěn)定的判據(jù)勞斯判據(jù)的應(yīng)用,判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定 判斷不穩(wěn)定極點(diǎn)的個數(shù) 求出保證系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)取值范圍即參數(shù)的穩(wěn)定域 分析系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性,穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計算,穩(wěn)態(tài)誤差的定義 控制系統(tǒng)的型別,穩(wěn)態(tài)誤差的定義,穩(wěn)態(tài)誤差既與外作用有關(guān)，也與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。,控制系統(tǒng)的型別,將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換成唯一的標(biāo)準(zhǔn)型，在這個開環(huán)傳遞函數(shù)中，所串聯(lián)的積分環(huán)節(jié)的個數(shù)對應(yīng)系統(tǒng)的型別。,例題解析：,例1 一位置隨動系統(tǒng)，K=4。求 該系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩角頻率 系統(tǒng)的峰值時間、調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。 解： 該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 和二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)比較，得：,例2 已知系統(tǒng)的特征方程為 試用勞斯穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,解：列出勞斯表 勞斯表的第一列系數(shù)有兩次變號，所