自动控制理论教学课件作者李素玲3_6课件幻灯片.ppt

应特别指出的是，加入 后，系统的稳定性与未加前相同，因为它们的特征方程是相同的。这样，既提高了系统的稳态精度，又使系统的稳定性和暂态性能不变。 提高系统稳态精度的措施（续） 第三章 时域分析 （1）时域分析是通过直接求解系统在典型输入信号作用下的时域响应来分析系统性能的。通常是以系统阶跃响应的超调量、调节时间和稳态误差等性能指标来评价系统性能的优劣。 （2）典型一、二阶系统的动态性能指标超调量和调节时间等与系统的参数有严格的对应关系。 （3）欠阻尼二阶系统的阶跃响应虽有振荡，但只要阻尼比取值适当（如0.707左右），则系统既有响应的快速性，又有过渡过程的平稳性，因而在控制工程中常把二阶系统设计为欠阻尼。 本章小结 第三章 时域分析 （4）如果高阶系统中含有一对闭环主导极点，则该系统的暂态响应就可以近似地用这对主导极点所描述的二阶系统来表征。 （5）稳定性是控制系统能正常工作的首要条件。线性定常系统的稳定性是系统本身的一种固有特性，它取决于系统的结构与参数，而与外作用信号的形式和大小无关。劳斯-赫尔维茨代数稳定判据只回答特征方程式的根在s平面上的分布情况，而不能确定根的具体数值。 本章小结（续） 第三章 时域分析 （6）稳态误差是系统控制精度的度量，更是系统的一个重要性能指标。它既与系统的结构参数有关，也与输入信号的形式、大小和作用点有关。计算稳态误差既可应用拉氏变换的终值定理，也可由静态误差系数求得。 （7）系统的稳态精度与动态性能在对系统的类型和开环增益的要求上是相矛盾的。解决这一矛盾的方法，除了在系统中设置校正装置外，还可用前馈补偿的方法来提高系统的稳态精度。 本章小结（续） 第三章 时域分析 3 . 6 稳态误差的分析计算 系统稳态误差是系统的稳态性能指标，是系统 控制精度的一种度量，它是控制系统设计中的一项 重要技术指标。 3.6.1 误差与稳态误差 1、误差：被控量的希望值 和实际值 之差： 2、稳态误差：当 时系统误差的极限值： 第三章 时域分析 ▲稳态误差是指在稳定条件下，加入输入信号后经 过足够长的时间，其瞬时响应已衰减到微不足道时， 稳态响应的期望值与实际值之差。因此，只有稳定 的系统讨论稳态误差才有意义。 所以偏差等于误差： ●单位反馈系统的r(t)即为要求值： ●非单位反馈系统，偏差不等于误差，但它们存在 一定的关系： 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 而且偏差容易测量，误差不易测量，故用偏差代替 误差： 根据拉氏变换的终值定理有： 而E(s)有两种 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 故 可见：误差信号与 和R(s) 、N(s)等有关。 当r(t)、 n(t)的形式确定后，系统是否存在稳 态误差，就取决于 分类以及考察各类系统跟踪r(t)的能力。 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 3、系统的类型： 的因素是K、R(s)及 中积分环节的数目. 分别叫做0型、1型、2型…… 系统。 第三章 时域分析 3.6.2 给定输入下的稳态误差与静态误差系数 第三章 时域分析 1．阶跃输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数Kp 入下的ess=0，则系统须为I型 为一定值，且与K有关，称有差系统。 若要求系统对阶跃输 ▲显然：0型系统不含积分环节，阶跃输入下的 或I型以 上，Gk(s)中至少应设置一个积分环节。 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 2．斜坡输入作用下的稳态误差与静态速度误差系数Kv ▲显然：0型系统不能跟踪斜坡信号，I型系统在斜 坡输入下的 为一定值。 若要求系统在斜坡输入下的 第三章 时域分析 给定稳态误差（续） 则系统须为2型或2型以上，即ＧＫ（Ｓ）中至少应设 置两个积分环节。 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 3．抛物线作用下的稳态误差与静态加速度误差系数Ka 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 ▲显然：0型系统和1型系统不能跟踪加速度信号,而 2型系统在加速度信号下 若要求系统 4、输入信号为阶跃、斜坡、抛物线迭加时： 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 ▲可见，至少要采用2型，否则 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 给定稳态误差（续） 第三章 时域分析 输入信号作用下的稳态误差 例1、已知r(t)=1(t). 所以系统为0型。 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 稳态误差的分析计算（续） 第三章 时域分析 解：