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文檔簡介
PAGEPAGE1第三章時域分析法
§3.1典型控制過程及性能指標(biāo)T(s)
C(s)=bmsm+bm-1sm-1++ sn+an1sn-1++a1s+-影響c(t系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)(m,n)、參數(shù)(aiPAGE3PAGE3規(guī)定為零狀態(tài):即t0-時,c(0c(0-c(0U(t)=
t?0;R(s)=0 t< 0斜坡信號(速度信號AtU(t);R(s)=PAGE4PAGE41At2U(t)2
R(s)=d(t)R(s1Asinw0t
R(s)
0s2+w0——由1,2,3,4的r(t)可展成級數(shù),5r(t)可展成付氏級數(shù)
//5PAGE5PAGE5上升時間tr PAGE6PAGE6延遲時間 峰值時間t最大超調(diào)量M =c(tp)-c(¥) 調(diào)整時間ts(過渡過程時間穩(wěn)態(tài)誤差
PAGEPAGE7§3.2瞬間響應(yīng)分析線性系統(tǒng)(有理函數(shù)T(s)
C(s)=bmsm+bm-1sm-1++
+an-1sn-1++a1s+傳遞函數(shù):T(s)C(s)=
T(s)的極布= ,K>
1sK
Ts
T>微分方程:Tdc(t)c(t)r(t)PAGE8PAGE8R(s)=sC(s)=T(s)R(s) +s(Ts+1)=s- +T-1fic(t)=(1-eT)Uts=3=4
ess=1-C(¥)=PAGE9PAGE9開環(huán)增益K↑時間常數(shù) ts↓:慣性減小1
;c(t)=(t-T+TeT)2s2ess=lim[c(t)-r(t)]=tfiR(s)T
e
Tc(t)T越?。↘越大一階系統(tǒng)越快、越閉環(huán)傳遞函數(shù):T(s)=C(s) Ts2+s+w w標(biāo)準(zhǔn)形式:T(s)
——數(shù)學(xué)特性s2+2xwns+wn (s-s1)(s-s2KTwnKT
x=
閉環(huán)特征方程:s22xwnswn2方程特征根:s1,2xwnwnR(s)=s
x2-
wn (s-
1)(s-
s欠阻尼二階系統(tǒng)(0xs1,2xwn 其中wdwn
<wT(s)極布圖·實部始終c(t)=
1-sin(wdt+b)U1-其中b
arccosx上升時間t由c(tr=1fi
d峰值時間由 t=tpp及barccosxfitp最大超調(diào)量M )-
-Mp
·100%=
由c(¥=1及sin(pbsin調(diào)整時間
3
——x?s1=s2=- =ns1,2=-xwnn2x2-c(t)2x2-
(1e-s1t
-1e-s2t)]U當(dāng)s24s1s1,2=– 共軛復(fù)根;c(t)=(1-coswnt)U 參數(shù)x,wn決定c(t)(a)由wd=wn ,x一定,wn?wd∴平穩(wěn)性好,要求x大,wn小。x過大ts?x過小響應(yīng)起始速度快,但衰減慢,ts?,差。5%的D,當(dāng)x0.707時,ts最短,且Mp5%、平穩(wěn)性也好,稱為最佳阻尼比。當(dāng)x一定時,wn?tsfl,快速性好。當(dāng)x0ess0。
c(t)=twn
sin(wdt+2b t?
de(t)=wwd
d =4 n 3n
且 (單位階躍
rwdr
wdtes (單位階躍wT(s)= n(s2+2xwns+w2)(Ts+nsc(s)=a0
a1s+nn
+s+
分析 在典型的二階系統(tǒng)中增加了一個實極點,使原來二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的M fltr?,tp?,因ep3t =¥時,三階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)=二階系統(tǒng), 足夠大(如>5)時,二者非常近時,實極點越靠近復(fù)數(shù)極點,影響越大,Mp越小,tr,tp越↑。 T(s)= 設(shè)a= = 分析:(1)fi¥時,z=¥,t= 隨著零點靠近復(fù)數(shù)極點,afl,Mp?,trflT
bmsm+bm-1sm-1++b1s+=sn+ sn-1++as+
(s+Z
(s2+2x
s+w2m
→C(s)
(s (s
a
A(s+xA(s+xi )+Bw 1-22=+ 2 i=1s+
=a+ s+i k
(pk-Zi=
pk-pj
j=k
pk-pj)量極,則構(gòu)成偶極子。此時這個極點上的留數(shù)很小,其瞬間響應(yīng)分量可以忽略不計。3主導(dǎo)極點為共軛復(fù)數(shù):高階系統(tǒng)二階系統(tǒng)高階系統(tǒng)能,則應(yīng)把x選得小一些?!?.3穩(wěn)定性分析原理: 有界輸入→有界輸出BIBO零輸入(或輸入不變“碗面”材料不同→參數(shù)不同——與系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),由T(s)決定。 若閉環(huán)傳遞函數(shù)T(sn個互異極點si,輸入R(sm個互異極點srjn則C(s=T(s)R(s=ni
mjm
s-
Bj =
A.es
srj.t=)+2)Lfi
+Bj i j
i系統(tǒng)穩(wěn)定c1(t) 0i即
各項均為0filimA.esi.ttfi¥i
tfi閉環(huán)極點sisi<0,
tfi¥i
A.esi.t=A tfi¥i=1si>0,
Ai.esi.t=¥tfi¥ic1i(t)=Ai.e(si+jwi).t+Ai.e(si-jwi)t=Ai.esit.sin(wit+fi si<limc(t)=A.sin(wt+f
s=
tfi
si>s1877判據(jù)——使用方便,得到廣泛應(yīng)用1895判據(jù)ansnan-1sn-1a1sa0ai滿足什么條件 i<
an>一階:as+ =0,a> s-s=0,
1=-Res1<
s2+as+
>0,s+ a1, a a
2=- Res1,2<穩(wěn)定(Res<0)必要fia> i ,n ai i 3. ai> i ,ns3s2s1+1(s+1)(s2+10s11s2,3j分析:三階系統(tǒng)a3s3a2s2a1sa00(s+1)(s+2)(s+3)=s3+6s2+11s+6=(s+2)(s+4)(s+6)=s3+12s2+44s+48=(s+1)(s2+1)=s3+s2+s1+1=(s+1)(s-2)(s-3)=s3-4s2+s+6=a,ba1a2a0a30;c,da1a2a0a3£0當(dāng)a1a2a0a30s
21 D=1
a a
a1a0-a20=0 00 D1a0-a20=0...
...f
...
1b=an-1an-2-anan-1an-2b=an-1an-4-anan-2an-b1c=b1an-3-an-b11 b2b1..g=
-e10f f1 首先判斷ai>0是否成立,若滿足再用表判若an<0,方程系數(shù)全乘以-0→ε3-5(s=a的左側(cè),即檢查相對穩(wěn)定性。即以sza代入特征方程,得到以z為變量的特征多項式,對z用判據(jù),則第一列符號改變的次數(shù)就等于原特征方程根位于sa右邊根的數(shù)目?!?.4穩(wěn)態(tài)誤差分析若r(t與c(t同量綱且同數(shù)量級則e(t)r(t)c(t)。若r(t與c(te(t)=r(t)-e(t)=r(t)- ——系統(tǒng)誤差響應(yīng),反映系統(tǒng)在r(t)整個過程中的精度。 =limtfi sfi
sfi 1+G(s)H在求ess之前,首先要判穩(wěn)定性。 G(s)H(s)
s2+2xT
稱積分環(huán)節(jié)數(shù)N=0O型系統(tǒng);稱積分環(huán)節(jié)數(shù)N=1I型系統(tǒng)。靜態(tài)位置誤差系數(shù)K
=limG(s)H(s)=limKsfi
sfi0s靜態(tài)速度誤差系數(shù) =limsG(s)H(s)= sfi
sfi0sN-靜態(tài)加速度誤差系數(shù) =lims2G(s)H(s)= sfi
sfi0sN-3r(t作用下的ess(1)r(t)=U
sfi01+G(s)H sfi01+G(s)H 1+limG(s)Hsfi=NKp
OIK¥¥OIK¥¥¥11+K
…階躍輸入下ess= N?1(2)r(t)=tU
=N
sfi0s+sG(s)H limsG(s)H Kvsfi 1 斜坡輸入下ess= N?2(3)r(t)=1t2U2 =KKaess N3§3.511 K/nk=w2,K/n
=p =
dn~dnww wwd
Mp=
·100%~ ①0~t1][t1~t2
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