(自动控制原)3A章 时域分析.ppt

1 绪论 控制系统发展史、控制方式、基本组成、术语、分类 控制系统基本要求：稳定性、动态性能、稳态误差 2 控制系统的数学模型 控制系统的数学模型建立、传递函数、方框图等效变换 3 时域分析法 4 根轨迹法 5 频率响应法 6 控制系统的补偿与综合（设计、校正） ;第三章 时域分析法 参考8学时;3.1 引言;（1）建立物理系统数学模型 （2）根据系统的数学模型，对系统进行分析——求解 （3）分析系统的性能指标： 稳定性、动态性能、稳态性能 ;典型信号的引入;许多工程设计准则就建立在这些典型信号的基础上 系统对典型信号的响应特性与实际输入信号的响应特性之间，存在着一定的关系。或者说：实际的输入可以是典型信号的线性组合 采用典型信号来评价系统性能是合理的;典型信号选取条件;工程上典型测试信号（输入函数）;3.2 线性系统的时域性能指标;控制系统的时域响应过程;时域性能指标（以二阶系统的单位阶跃响应为对象）;?调节时间 ： 响应曲线达到并永远 保持在一个允许误差 范围内，所需的最短 时间。用稳态值的 百分数（5%或2%）;3.3 一阶系统的时域分析3.3.1 一阶系统的数学模型;3.3.2 单位阶跃响应; ;图; ;3.3.4 一阶系统的单位斜坡响应;一阶系统斜坡响应特征;3.3.5 一阶系统的单位加速度响应;表3-1一阶系统对典型输入信号的响应;3.4 二阶（典型）系统的时域分析;标准型;为了使研究的结果具有普遍意义，可将表示为如下标准形式;为什么要求系统的特征根?;分析：;二、典型二阶系统的阶跃响应;其中：;matlab程序绘制; den=25;num=[1,2,25]; sys=tf(den,num)impulse(sys); den=25;num=[1,2,25]; sys=tf(den,num) slope(sys);2、临界阻尼状态;3、过阻尼状态;4、二阶系统三种响应状态总结;matlab程序;2、当;matlab程序;1）当;5、二阶系统欠阻尼时阶跃响应的性能指标计算;1）上升时间;2）峰值时间;3）最大超调量;性能指标的计算公式(要求记忆);二阶系统一般取 ;例1：如图所示，系统输入r(t)=1,试计算 K=200时，系统的响应c(t)和性能指标：;赂礼彭厕汀惧声急篷筋踢砷妖溉财谭居秉庐献偿市庚另誊沙职搽容痹容橇(自动控制原)3A章 时域分析(自动控制原)3A章 时域分析;例2 设单位负反馈二阶系统的阶跃响应曲线如图所示 试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。;开环传递函数:;第四节 高阶系统的时域分析（了解）;（2）高阶系统的单位阶跃响应;3）高阶系统的近似分析;C）方法：用一对复极点代替全部极点，近似为二阶系统。 ;第5节 控制系统的稳定性分析;（分析根与响应的关系？？？）;3、问题：高阶系统的特征根的求取;系统稳定的充分必要条件：;3、劳斯判据方法（证明过程略）;碑勺招柑的矽佯压撵单柔伙阁怀埔机册掀炊探宾淫贬籽裳画以奥鸯喀涪于(自动控制原)3A章 时域分析(自动控制原)3A章 时域分析;例：系统特征方程为：;例：系统特征方程为：;例：特征方程：;;1、稳态误差的定义;从输出端定义的误差;2、系统的分类;二、误差传递函数;例题、设有一非单位反馈系统，其 ， 输入信号 ，单位为（rad）。试分别确定当 为1和0.1时,系统的稳态误差 。;2、干扰误差传递函数;N(s);当 同时作用时系统的稳态误差;??2）干扰信号作用在反馈回路中;三、静态误差系数;（1）对于0型系统;2、速度误差系数;（1）对于0型系统;加速度误差系数;（1）对于0型系统;系统类型; 改善系统性能的措施;1、误差信号的比例-微分控制;2）自然振荡频率不变;（2）反馈补偿二阶系统;例题：原典型二阶系统的阻尼比 ，自然振荡频率 ，为改善系统性能，引入比例-微分控制，使等效阻尼比 ，试确定 值，并讨论加入微分环节对系统超调量的影