第三章 時(shí)域響應(yīng) 4.ppt

1、1/25,3.4 二階系統(tǒng),一 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)二 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)三 二階系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo)四. 二階系統(tǒng)計(jì)算舉例,2/25,3/25,E(s),-,例1 系統(tǒng)的方框圖如圖所示， 已知當(dāng)有單位階躍信號(hào)作用于系統(tǒng)時(shí)，求其性能指標(biāo)tp,Mp,ts。,解,4/25,例2 時(shí)間響應(yīng)如圖所示，求系統(tǒng)的m，k，c,=8.9N,系統(tǒng)辨識(shí)問(wèn)題,5/25,k297N/m,6/25,k297N/m,m77.3kg,7/25,例3.,解 (1) 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)化為二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式,1）校核系統(tǒng)的各參數(shù)是否滿足要求,2）求增加的微分負(fù)反饋的時(shí)間常數(shù),8/25,故不能滿足要求,當(dāng)系統(tǒng)加入微分負(fù)反饋時(shí)，

2、相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的阻尼比.,9/25,N,震蕩性能減小而,并沒(méi)有改變無(wú)阻尼固有頻率,穩(wěn)定性得到改善,10/25, 3.5 高階系統(tǒng)的響應(yīng)分析,實(shí)際上，大量的系統(tǒng)用高階微分方程來(lái)描述。這種系統(tǒng)叫做高階系統(tǒng)。 研究和分析原則： 抓住主要矛盾，使問(wèn)題簡(jiǎn)化為零階、一階與二階環(huán)節(jié)等的組合，而且也可包含延時(shí)環(huán)節(jié)； 一般所關(guān)注的，往往是高階系統(tǒng)中的二階振蕩環(huán)節(jié)的特性。 因此，本節(jié)將著重闡明高階系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，并利用這一概念，將高階系統(tǒng)簡(jiǎn)化為二階振蕩系統(tǒng)。,11/25,12/25,假設(shè)： 特征方程有n個(gè)特征根，有n1個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)p和n2對(duì)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)（包含共軛虛數(shù)）； m個(gè)零點(diǎn)z,故系統(tǒng)的單位

3、階躍響應(yīng)函數(shù)的Laplace變換式為：,13/25,14/25,瞬態(tài)項(xiàng),穩(wěn)態(tài)項(xiàng),零、極點(diǎn)的分布決定,15/25,s1,s2,s4,s5,s3,z1,s,對(duì)衰減速度的影響,對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響,主導(dǎo)極點(diǎn),該極點(diǎn)的附近沒(méi)有零點(diǎn) 其他的極點(diǎn)距虛軸的距離都在這對(duì)極點(diǎn)距虛距離的五倍數(shù)以上,16/25,3.6 系統(tǒng)誤差分析與計(jì)算,“準(zhǔn)確”是控制系統(tǒng)的一個(gè)重要性能 。 誤差：實(shí)際系統(tǒng)輸出量不能絕對(duì)精確地達(dá)到所期望的數(shù)值，期望的數(shù)值與實(shí)際輸出的差。 原因： 1.存在隨機(jī)干擾作用時(shí)，可能帶來(lái)隨機(jī)誤差； 2.元件的性能不完善、變質(zhì)或者存在諸如干摩擦、間隙、死區(qū)等非線性時(shí)，也可能帶來(lái)誤差。,一、誤差基本概念,17/25

4、,穩(wěn)定的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在某一典型輸入作用下，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)大致可以分為兩個(gè)階段：過(guò)渡過(guò)程或瞬態(tài)；某種新的平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 系統(tǒng)的輸出量:瞬態(tài)分量(或自由響應(yīng));穩(wěn)態(tài)分量(或強(qiáng)迫響應(yīng)) 系統(tǒng)的誤差:瞬態(tài)誤差;穩(wěn)態(tài)誤差 瞬態(tài)誤差隨過(guò)渡過(guò)程逐漸衰減， 穩(wěn)態(tài)誤差最后成為誤差的主要部分。這一誤差與系統(tǒng)的輸入、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。,18/25,二.系統(tǒng)的誤差e(t)與偏差 的計(jì)算,1、控制系統(tǒng)的誤差：,以系統(tǒng)輸出端為基準(zhǔn)來(lái)定義的。,19/25,2、控制系統(tǒng)的偏差：,以系統(tǒng)的輸入端為基準(zhǔn)來(lái)定義,20/25,3、二者關(guān)系,E1(s)0,運(yùn)用偏差 E（s）控制輸出， 使誤差E1（s）=0,所以E(s)0；,E1(s)=0,所以E(s)=0。,21/25,22/25,(2) 誤差e(t)的一般計(jì)算,一般情況下分析、計(jì)算系統(tǒng)的誤差e(t)：設(shè)輸入 與干擾N(s)同時(shí)作用于系統(tǒng),23/25,無(wú)干擾n(t)時(shí)誤差e(t)對(duì)于輸入xi(t)的傳遞函數(shù),無(wú)輸入xi(t)時(shí)誤差e(t)對(duì)于干擾n(t)的傳遞函數(shù),24/25,作 業(yè),3.12，3.13，3.15,25/25,小 結(jié),重點(diǎn)： 求性能指標(biāo)、并用其進(jìn)行性能校核和設(shè)計(jì)參數(shù) 了解高階系統(tǒng)簡(jiǎn)化形式及其響應(yīng) 誤差及偏差的概念及二者關(guān)系 難點(diǎn)： 主導(dǎo)極