机械工程控制基础课件-第三章.ppt

* * * 一般情况下： 与 不同。 理想： 即： */86 归 纳 (1)对于实际使用的控制系统来说， 往往是个常数， 与 是简单的比例关系。 (2) 求出稳态偏差 稳态误差： (3) 单位反馈系统 , ，可直接用偏差信号 表示误差信号。 一、稳态误差的基本概念 */86 或 稳态误差： 若单位反馈： 二、输入引起的稳态误差 */86 例1.系统方框图如上图，当输入信号 时，求：系统的 稳态误差。 解：单位反馈 所以稳态误差 与开环增益k有关，k ， */86 例2.反馈控制系统如上图，当输入信号 时，求：系统的 稳态误差 和终值。 解： ①判稳。 为一阶惯性系统，稳定 ②. 其输出量的稳态值为1，稳态误差为0。 */86 如图单位反馈系统，设其开环传函： 式中分母的阶次高于分子。 当 时，称系统为 0 型系统。 当 时，称系统为Ⅰ型系统。 当 时，称系统为Ⅱ 型系统。 */86 位置无偏系数(稳态位置误差系数) 则： (1)对0型系统： (2)对 Ⅰ型系统： 1.系统对单位阶跃的稳态误差 */86 则： 2.系统对单位斜坡的稳态误差 速度无偏系数(稳态速度误差系数) 1）对0型系统： 2）对Ⅰ型系统： 3）对 Ⅱ型系统： */86 加速度无偏系数(稳态加速度误差系数) 则： 3.系统对单位加速度的稳态误差 2）对Ⅰ型系统： 3）对Ⅱ型系统： 1）对0型系统： */86 (1)位置误差，速度误差，加速度误差分别指输入是阶跃， 斜坡，加速度输入时所引起的输入位置上的误差。 (2) 小结 系统类别 单位阶跃输入 等速输入 等加速输入 0型系统 ∞ ∞ Ⅰ型系统 0 ∞ Ⅱ型系统 0 0 上表概括了0型，Ⅰ型和Ⅱ型系统在各种输入量作用下的稳态误差，在对角线以上， 为∞ ；在对角线以下， 为0. */86 小结 (3)稳态误差系数 分别是0型，Ⅰ型和Ⅱ型系统 的开环稳定放大倍数。而 表示系统中积分环节 的数目。 (4)对于单位反馈控制系统， (5)对于非单位反馈控制系统，先求出 (6)上述结论是以阶跃，斜坡等典型输入信号作用下得 到的，但它有普遍的实际意义，可把控制信号看成几 个典型信号之和，系统的稳态误差可看成是上述典型 信号分别作用下的误差的总和。 */86 如上图，试求系统在单位阶跃，单位恒速和单位等加速输入时的稳态误差。 解：二阶振荡系统，系统稳定 单位阶跃时： 单位等速度时： （常量） 单位等加速输入时： 系统不能承受等加速输入。 因为是单位反馈，所以偏差即是误差，且该系统为Ⅰ型系统。 */86 根据终值定理，干扰引起稳态偏差为： 则干扰引起稳态误差为： 三、干扰引起的稳态误差 */86 例1：系统结构图如图示，当 ，干扰 时， 求：系统总的稳态误差 。 (2)求 。 因为单位反馈，所以 解:(1)判稳：为一阶系统，只要 0 ，系统就稳定。 ⅰ）输入引起的稳态误差： */86 ⅱ) 干扰引起的稳态误差： 所以总误差为： 例1：系统结构图如图示，当 ，干扰 时， 求：系统总的稳态误差 。 例2：某直流伺服电动机调速系统如图示， 。 试求扰动力矩N(s)引起的稳态误差 。图中：R-电机电阻， -力矩系数，N-扰动电阻，干扰作用，为一个常值阶跃 干扰。 解： */86 稳态偏差为： 则, 稳态误差为： 稳态误差： 当 远远大于1时： 干扰量 ， ； 扰动作用点与偏差信号间的放大倍数 ， 。 可见:(1)反馈系数 ， ； */86 (2)为了进一步减少误差，让 比例加积分控制。 所以稳态误差 从物理意义上看，在扰动作用点与偏差信号间加上积分环 节=加入静态放大倍数为 的环节，所以稳态误差为0. 选 使系统具有一定的稳定裕量。同时，其