国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制原理中文课件：第十讲 时间响应分析（四）.ppt

《自动控制原理》Theories of Automatic Control 任课教员：韦庆 电 话：74380 教学方式：讲授为主 学习方式：自学+实验 第四章 作业2 第四章 系统时间响应分析 教学要求：（教材第五章） 主要内容：1、基本概念；2、输入测试信号；3、一阶系统分析；4、二阶系统分析及时域性能指标定义；5、s平面特征根与时域性能指标；6、闭环系统稳态误差分析。 基本要求：(1)建立特征根与性能指标之间对应关系(2)建立开环系统模型G(s)与闭环稳态误差对应关系 4.1 引 言 系统时间响应 系统时间响应 主导极点系统 性能指标与控制器参数 性能指标与控制器参数 性能指标与控制器参数 4.6 单位反馈系统的稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E1：求系统单位斜坡响应的稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E1：求系统单位斜坡响应的稳态误差 解：(1) 系统对单位斜坡响应的稳态误差为： （2）开环系统为1型系统，其速度误差系数Kv为 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E1：求系统单位斜坡响应的稳态误差 解：(3) 对单位斜坡响应的稳态误差为： （4）若要ess小于0.1，只需设置K20即可 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 解：（1）系统单位阶跃响应的稳态误差为 （2）开环为1型系统：所以 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 解：（3）系统单位阶跃响应的稳态误差为 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 解：（4）但本题的闭环传递函数为： （5）其极点为 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 解：（6）有两个极点位于s平面的右半平面： 4.6 单位反馈系统的稳态误差 E2：求系统单位阶跃响应的稳态误差 解：（7）所以，闭环系统是不稳定的。 （8）本题也就不存在什么稳态误差 4.6 单位反馈系统的稳态误差 例3 某控制系统如下图所示，求系统的稳态误差。 4.6 单位反馈系统的稳态误差 例4 某控制系统如下图所示，若要求系统稳态误差小于0.25,试设计K的值。 4.6 反馈控制系统的稳态误差 例5 增加系统型数来消除稳态误差 4.6 反馈控制系统的稳态误差 例6：控制系统的抗干扰能力，假设干扰都为单位阶跃函数。设计参数：(1)PO10%，(2)单位干扰的稳态误差0.1 4.6 反馈控制系统的稳态误差 例6：控制系统的抗干扰能力，假设干扰都为单位阶跃函数。 4.6 反馈控制系统的稳态误差 例6：控制系统的抗干扰能力，假设干扰都为单位阶跃函数。 4.6 反馈控制系统的稳态误差 4.6 反馈控制系统的稳态误差 E5.1, E5.2, E5.4, E5.10, E5.12, E5.13 E5.17, P5.19 , AP5.1 , AP5.5 , AP5.6 控制是使被控对象按照我们预定方式工作 控制目的：y(t)?r(t) 控制器 被控对象 预期输出 r(t) 实际输出 y(t) 比较器 测量装置 误差e(t) 控制量u(t) 被测变量 测量值 控制要求：快、准、稳 时间 1 0 瞬态过程 稳态过程 调节时间Ts 快 准 高阶系统 ??n N??n N1 R(s) Y(s) + - E(s) 闭环系统 T(s)参数 系统瞬态 性能指标 开环 G(s)参数 ? j? 超调量PO 调节时间Ts R(s) Y(s) + - E(s) 闭环系统 T(s)参数 系统稳态 性能指标 开环 G(s)参数 R(s) Y(s) + - E(s) 单位阶跃响应的稳态误差： 单位斜坡响应的稳态误差： 单位加速度响应的稳态误差： 开环传递函数G(s)的型数 N=0, 0型系统 N=1, 1型系统 N=2, 2型系统 稳态误差 ess 输入信号 阶跃 斜坡 抛物线 N=0 N=1 0 N=2 0 0 R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) 当心稳定性问题 R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) R(s) Y(s) + - E(s) - - K + - E(s) - R(s) Y(s) + - E(s