[控制系统的静态和动态性能指标.ppt

动态性能指标 研究线性系统在零初始条件和单位阶跃信号输入下的响应过程曲线， 超调量：响应曲线第一次越过静态 值达到峰值点时，越过部分的幅度 与静态值之比，记为?； 调节时间：响应曲线最后进入偏离 静态值的误差为?5％(或2％)的范围 并且不再越出这个范围的时间，记 为ts； 振荡次数：响应曲线在ts之前在静 态值上下振荡的次数； 延迟时间：响应曲线首次达到静态 值的一半所需的时间，记为td; 动态性能指标 上升时间：响应曲线首次从静态值的10％过渡到90％所需的时间，记 为tr； 峰值时间：响应曲线第一次达到峰值点的时间，记为tp。 系统动态特性可归结为： 1、响应的快速性，由上升时间和峰值时间表示； 2、对所期望响应的逼近性，由超调量和调节时间表示。 由于这些性能指标常常彼此矛盾，因此必须加以折衷处理。 二阶系统的动态性能指标 对二阶系统 可写为 其中 称作时间常数。系统的阶跃响应为 二阶系统的动态性能指标 设计实例：英吉利海峡海底隧道钻机 PID控制器 设计实例：移动机器人驾驶控制 反馈的优点 反馈的代价 * 控制系统的静态和动态性能指标 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 稳态误差 一个稳定系统在输入量或扰动的作用下，经历过渡过程进 入静态后，静态下输出量的要求值和实际值之间的误差。 记为 G(s) k - r(t) y(t) e(t) Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 为计算稳态误差，应用Laplace终值定理，即 当输入信号为以下三种典型信号之一时，稳态误差为 单位阶跃函数： 单位斜坡函数： 单位加速度函数： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 开环系统的误差为 对单位阶跃输入，开环系统的稳态误差为 对k=1的闭环系统，其稳态误差为 G(0)常称为系统的直流增益，一般远大于1。 反馈能减小稳态误差！ Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 考虑对象G(s)的参数变化对输出的影响，设此时对象为G(s) +?G(s)，在开环条件下输出的变化为 而对闭环系统则有 输出的变化为 通常 又由于(1+GK(s))在所关心的复频率范围内常称是远大于1的， 因而闭环系统输出的变化减小了。 反馈能减小对象G(s)的 参数变化对输出的影响！ Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 其中 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 调节时间t