3-1系统的时域性能指标ppt2011.ppt

封面 3-1 系统时间响应的性能指标 * 第三章 线性系统的时或分析法 *线性定常系统常用的工程分析方法有： 时域分析法：用于低阶系统的分析 根轨迹法：用于高阶系统的分析 频率法：用于高阶系统的分析 时域分析法──是根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应，根据响应表达式及其描述曲线来分析系统的控制性能的方法。 1、典型输入信号 2、动态过程与稳态过程 3、动态性能与稳态性能 决定系统响应的因素: 系统的结构、参数——用传递函数表示 加于系统的外作用 ——典型输入信号 系统的初始状态——典型初始状态（零状态） 为了准确地描述系统的稳定性、准确性和快速性三方面的性能，定义若干个反映稳、准、快三方面性能的指标。 1、典型输入信号 阶跃信号：用于系统动、稳态性能分析，是最常用系统性能测试信号。 斜坡信号：用于系统稳态性能分析，适于测试匀速系统 脉冲信号：可用于测试系统抗冲击能力 加速度信号：用于系统稳态性能分析，适于测试匀加速系统 正弦信号：单频率信号，适于测试系统频率特性 用于时域分析法 用于频率分析法 稳态过程：指控制系统在没有外力作用时，处于一个稳定的平衡状态，系统的输出亦保持其原来状态不变。 动态过程：当系统受到外加信号(给定值或干扰)作用后，由于系统总包含有惯性或贮能特性的元件，被控量不能立即按希望的规律变化，而是随时间t有一个过渡过程，称动态过程。 2、动态过程和稳态过程 3、动态性能和稳态性能 系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标。动态指标又可分为跟随性能指标和抗扰性能指标. （1）跟随性能指标 跟随性能指标是根据典型的单位阶跃响应定义的. 典型二阶系统的单位阶跃响应曲线为: t c(t) 0 1 上升时间tr 输出响应从零开始第一次上 升到稳态值所需的时间。 上升时间： 单位阶跃响应曲线 tr 峰值时间t p tp 峰值时间： 系统输出响应由零开始，第 一次到达峰值所需时间。 σ% 超调量σ% 超调量： 输出响应超出稳态值的最大偏 离量占稳态值的百分比。 σ%= c(tp)-c(∞) c(∞) 100% 调节时间t s 系统输出响应达到并保持在稳态值的±5%（或±2%）误差范围内，所需时间。 ts （2）稳态误差e ss ：系统期望值与实际输出的最终稳态值之间的差值。 ess （3）抗扰性能指标 如果控制系统在稳态运行中受到扰动作用,经历一段动态过程后又能达到新的稳态。可用抗扰性能指标来描述系统的抗扰性能. 根据系统在负载扰动之后的典型过度过程定义抗扰性能指标: tν t c(t) 0 1）动态降落 系统输出量的最大降落值。 C∞1 △cmax 2）恢复时间 系统输出量恢复到与稳态值之差进入范围±5%~±2%内所需的时间。 ±5% h(t) t 上升时间tr 调节时间 ts 动态性能指标定义1(补充) 0.95 h(t) t 时间tr 上升 峰值时间tp A B 超调量σ% = A B 100% 动态性能指标定义2 h(t) t 调节时间ts h(t) t 动态性能指标定义3(补充) tr tp ts B A σ%= 100% A B MATLAB求性能指标(补充) *