课件：自动控制系统的性能指标讲解.pptx

自动控制系统的性能指标自动控制原理

CONTENETS01系统的稳定性02系统的稳态性能指标03系统动态性能指标

第一部分01系统的稳定性

一、系统的稳定性当扰动作用（或给定值发生变化）时，输出量将会偏离原来的稳定值，这时，由于反馈环节的作用，通过系统内部的自动调节，系统可能回到（或接近）原来的稳定（或跟随给定值）稳定下来，如图1a所示。01.稳定系统由于内部的相互作用，使系统出现发散而处于不稳定状态，如图1b所示。02.不稳定系统

一、系统的稳定性不稳定的系统是无法进行工作的；因此，对任何自动控制系统，首要的条件便是系统能稳定正常运行。03.稳定的重要性图1稳定系统和不稳定系统

a）稳定系统b）不稳定系统

第二部分02系统的稳态性能指标

二、系统的稳态性能指标当系统从一个稳态过渡到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统会出现偏差，这种偏差称为稳态误差（ess）（Steady-StateError）。系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度（或静态精度）（StaticAccuracy），它表明了系统的准确程度。稳态误差ess越小，则系统的稳态精度越高。有静差系统：ess≠0，如图2a所示。无静差系统：ess=0，如图2b所示。

二、系统的稳态性能指标图2自动控制系统的稳态性能

a）有静差系统b）无静差系统

第三部分03系统动态性能指标

系统从一个稳态过渡到新的稳态都需要经历一段时间，也即需要经历一个过渡过程。表征这个过渡过程性能的指标叫做动态指标。现在以系统对突加给定信号（阶跃信号）的动态响应为例来介绍动态指标。图3为系统对突加给定信号的动态响应曲线。动态指标通常用最大超调量、调整时间和振荡次数来衡量。三、系统动态性能指标

图3系统对突加给定信号的动态响应曲线三、系统动态性能指标

最大超调量是输出量C（t）与稳态值C（∞）的最大偏差?Cmax与稳态值C（∞）之比。

即σ=?Cmax?/C（∞）×100%

最大超调量反映了系统的动态精度，最大超调量越小，则说明系统过渡过程进行得越平稳。

轧钢机的初轧机要求σ小于10%；对连轧σ机则要求小于2%～5%；而在张力控制的卷取机和造纸机等则不允许有超调量。01.最大超调量（σ）（MaximumOvershoot）

三、系统动态性能指标

调整时间（ts）是系统输出量进入并一直保持在离稳态值的允许误差带内所需要的时间。

调整时间反映了系统的快速性。调整时间ts越小，系统快速性越好。例如连轧机ts为0.2～0.5s；造纸机为0.3s。01.调整时间（ts）（SettlingTime）

三、系统动态性能指标振荡次数是指在调整时间内，输出量在稳态值上下摆动的次数。01.振荡次数（N）（OrderNumber）

在上述指标中，最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能。调整时间反映了系统的快速性。稳态误差反映了系统的准确度。一般说来，我们总是希望最大超调量小一点，振荡次数少一点，调整时间短一些，稳态误差小一点。总之，希望系统能达到稳、快、准。

以后的分析将表明，这些指标要求，在同一个系统中往往是相互矛盾的。这就需要根据具体对象所提出的要求，对其中的某些指标有所侧重，同时又要注意统筹兼顾。三、系统动态性能指标

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