第三章：控制系统的时域分析方法(第一部分).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.3.3参考输入信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 情况2：斜坡（速度）输入 系统的稳态误差 记 V=0时 V=1时 速度误差系数kv V=2时 3.3.3参考输入信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 情况3：抛物线(加速度)输入 系统的稳态误差 记 V=0时 V=1时 加速度误差系数ka V=2时 3.3.3参考输入信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 表3-3-1典型参考输入下系统的稳态误差 推论：减小和消除稳态误差方法： 提高系统的开环增益，增加开环传递函数中积分环节 3.3.3参考输入信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 例3-3-2：系统如下图所示，设 求系统稳态误差 解: (1)判断系统稳定性 系统稳定的充要条件为 从系统的开环传递函数有 (2)稳态误差的计算 稳态误差为： 3.3.3参考输入信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 例3-3-3： 3.3.4扰动信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 根据终值定理有 3.3.4扰动信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 输入作用下的稳态误差 扰动作用下的稳态误差 控制系统在典型扰动作用下的稳态误差，与误差信号到扰动作用点之间的传递函数增益的大小以及所包含积分环节的个数有关，增大它的增益或增加它包含的积分环节的个数，可以达到减小扰动影响或消除扰动作用下稳态误差的目的。 3.3.4扰动信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 例3-3-4： 3.3.4扰动信号作用下系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 3.3控制系统的稳态误差 需要强调的几点 表3-3-1的有关量是根据误差 定义推导出的。若所求误差定义 ，则只有当控制系统为单位负反馈结构时，两者的结果才会一样。而对于非单位反馈系统，则显然两者不相等。所以在此情况下为了能直接应用有关结论或公式，则必须把非单位反馈系统转化为等效的单位反馈系统； 在表3-3-1中的K为开环传函的开环增益，必须将开环传函写成时间常数的形式 对于给定的闭环系统在分析系统的稳态误差或根据所提出的稳态误差要求去进行控制系统的设计时，一定要首先确认闭环系统为稳定才能着手进行误差分析。 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 1、扰动补偿控制：设扰动可测，常将扰动信号前引，补偿由扰动对系统带来的影响。 图 扰动补偿控制 对上图所示系统，有 目的？ 背景：用增大开环增益或增加开环传递函数积分环节的个数的方法来提高系统的稳态精度，会带来稳定性设计的困难。采用扰动补偿和复合控制的方法不会对系统的稳定性带来影响。 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 1、扰动补偿控制： 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 1、扰动补偿控制： 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 2、前馈控制-未加 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 2、前馈控制-加入 从输入r到反馈b的闭环传递函数 目的：通过涉及Gr(s)改善系统对指令信号的跟踪精度 3.3控制系统的稳态误差 3.3.5采用扰动补偿和复合控制减小系统稳态误差 2、前馈控制-加入 * * * * * * * * * * * * * * * * 天津大学 电气与自动化工程学院 School of Electrical Engineering Automation 自动控制原理A 第三章 控制系统的时域分析方法 3.I 控制系统的稳定性 3.2 稳定性的代数判据 3.3 控制系统的稳态误差 3.4 控制系统的动态响应 3.1.1 稳定性定义 直观概念：如果系统收到扰动后，偏离了原来的平衡状态，而当扰动取消后，系统又能够逐渐恢复到原来的状态，则称系统是稳定的，否则称系统是不稳定的。 图3-1-1 稳定系统和不稳定系统 3.1控制系统的稳定性 3.1.1 稳定性定义 控制系统的稳定性定义：若控制系统在任何足够小的初始偏差作用下，其系统响应的变动随着时间推移也充分小，则称系统在给定初始条件下的这一响应过程是稳定的。 线性定常控制系统稳定性性质 满足叠加性原理：系统输出等于输入作用和初始条件分别作用下系统输出的和； 系统稳定性只与系统自身的结构和参数有关，与外部输入条件和系统初始状态无关； 3.1控制系统的稳定性 3.1.2 线性定常系统稳定的充要条件 背景：线性