系统时间响应的性能指标2.PPTVIP

第一节 系统时间响应的性能指标 选取原则 （1）在现场及实验中容易产生 （2）系统在工程中经常遇到，并且是最不利的外作用。 （3）数学表达式简单，便于理论分析。 当输入信号突然发生跳变时，这时输出量还处在原有的平衡状态，这样就出现了偏差，这个偏差控制输出量达到新的平衡，这就是一个调节过程。 整个调节过程分为两个阶段: a.动态过程 反映系统的动态特性。输出量处于激烈变化之中，其信息用动态性能描述。 b.稳态过程 反映系统的稳态特性。输出量稳定在新的平衡状态，并保持不变。提供有关稳态误差的信息，由稳态性能描述。 描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间的变化状况的指标。 小结 理解系统的时间响应由动态过程和稳态过程组成； 掌握动态性能指标的定义。 * * 第三章 时域分析法 什么是时域分析? 指控制系统在典型输入信号作用下，根据输出量的时域表达式，分析系统的性能指标（定性：快速性、稳定性、准确性）。 3 优点：时域分析是直接在时间域中对系统进行分析的方法，从时域响应曲线上能直接得到系统时间响应的全部信息，具有直观和准确的优点。 3 缺点：难以判断系统结构和参数对动态性能的影响，很难用于系统的设计。对于高阶系统，系统分析的工作量将急剧增加，不易确定其性能指标。必须借助计算机实现。 项 目 内 容 教 学 目 的 了解系统的5个典型输入信号，了解系统时间响应的两个过程，掌握系统时域响应的动态性能指标。 教 学 重 点 系统时域响应的动态性能指标。 教 学 难 点及 其 处 理 不同响应曲线下动态性能指标的理解。结合图示法讲解。 一 典型输入信号 为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来恒量，通常需要选择几种典型的外作用。 ⒈ 脉冲函数 典型输入信号 单位脉冲函数： 理想单位脉冲函数 实际单位脉冲函数 单位脉冲函数拉式变换： ⒉ 阶跃函数 A：阶跃幅度，A=1称为单位阶跃函数，记为1(t)。 典型输入信号 ⒊ 斜坡函数 B=1时称为单位斜坡函数。 0 0 典型输入信号 ⒋ 抛物线函数（加速度函数） C=1时称为单位抛物线函数。 ⒌ 正弦函数 0 0 典型输入信号 分析系统特性究竟采用何种典型输入信号，往往选取最不利的信号作为系统的典型输入信号。 跟踪和复现阶跃信号是对系统最严峻的考验，所以选取阶跃信号作为典型输入信号分析和研究系统的性能指标。 t 0 1 r(t) t 0 1 c(t) 1 2 理想的 调节过程 实际 二、动态响应指标 上升时间 峰值时间 调节时间 误差带 超调量σ% = % B A 定义一 注意tr的另一种定义。 延迟时间 上升时间 调节时间 定义二 动态响应的性能指标有： 1.超调量sp——响应曲线偏离稳态值的最大值， 常以百分比表示，即 超调量sp＝ 超调量说明系统平稳性。 2.延迟时间td——响应曲线到达稳态值50%所需的时间， 称为延迟时间 3. 上升时间tr——它有几种定义：  (1) 响应曲线从稳态值的10%到90%所需时间；  (2) 响应曲线从稳态值的5%到95%所需时间；  (3) 响应曲线从零开始至第一次到达稳态值所需的时间。 一般对有振荡的系统常用“(3)”，对无振荡的系统常用“(1)”。 4. 峰值时间tp——响应曲线到达第一个峰值所需的时间，定义为峰值时间。 td tr tp表征系统响应初始阶段的快慢，反映过渡过程初始阶段的快速性。 5. 调整时间ts——在响应曲线的稳态值附近，取±5% （或±2 %）作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，定义为调整时间。从整体上反映了系统的快速性。 6.稳态误差e (∞) ——当时间t 趋于无穷时，系统的实际值（稳态值）与期望值（输入量）之差，定义为稳态误差。说明系统的准确性。 * 注意上升时间的两种定义。