自动控制系统 项目2 自动控制系统的时域分析.pptx

自动控制系统

项目导航绪论项目1自动控制系统的数学建模项目2自动控制系统的时域分析项目5自动控制系统的典型应用项目3自动控制系统的频域分析项目4自动控制系统的校正

项目2自动控制系统的时域分析

掌握了自动控制系统数学模型的建立方法，就可以利用数学模型对给定的自动控制系统进行分析计算，从而根据被控量需要达到的目标，提出相应的改进措施。时域分析法是一种常用的自动控制系统分析方法，本项目主要围绕时域分析法展开，对系统的典型输入信号、稳定性和稳态性能等进行介绍。项目导读

知识目标掌握自动控制系统的典型输入信号。掌握一阶系统和二阶系统的时域分析。掌握自动控制系统稳定性分析。掌握自动控制系统稳态性能分析。学习目标

技能目标能够在MATLAB中对自动控制系统进行时域分析。素质目标提高沟通能力和辩证分析问题的能力。培养探究学习、协作学习的意识。培养科学严谨、脚踏实地的职业素养。学习目标

任务2.2认识一阶、二阶系统的时域分析任务2.1认识自动控制系统的时域分析任务2.3认识自动控制系统的稳定性及稳态性能分析任务2.4利用MATLAB进行时域分析任务导航

认识自动控制系统的时域分析2.1

任务引入时域是指以时间为自变量，描述信号在不同时刻的取值变化的域。什么是时域？

任务引入由于工程中的自动控制系统大多在时域中运行，因此，想要更好地了解不同信号作用下系统的时域响应，就需要先对这些信号和相关的时域性能指标进行了解。

任务引入本任务主要介绍自动控制系统时域分析的基础内容，知识与技能要求如表所示。任务内容认识自动控制系统的时域分析学习程度识记理解应用学习任务自动控制系统的典型输入信号●?自动控制系统的时域性能指标?●?实训任务建立直流电动机的微分方程模型??●自我勉励知识与技能要求

为了更好地了解输入信号作用后系统输出信号随时间变化的情况，可以采用时域分析法进行分析计算。时域分析法是根据系统的微分方程或传递函数，直接求出给定输入信号作用下系统的时域响应，从而分析系统性能的一种分析方法。时域分析法直观准确，特别适用于一阶、二阶系统的性能分析计算。本任务我们先来了解时域分析的一些基础知识。

2.1.1典型输入信号自动控制系统的时域响应与系统本身的结构和参数、初始状态及输入信号的形式有关，当对系统的初始状态及输入信号的形式进行统一规定后，此时系统的时域响应与系统本身的结构和参数相关，便于对系统本身进行研究。

2.1.1典型输入信号系统的输入信号有时会进行随机变化，为了更好地进行系统的分析设计，并对系统的时域性能指标进行比较，可以预设一些典型输入信号，即根据常见的输入信号形式，在数学上进行理想化后，得到一些基本输入函数。

2.1.1典型输入信号一般而言，典型输入信号应具有一定代表性且便于分析计算，同时在实验室较易获取。典型输入信号常见的典型输入信号有哪些？

2.1.1典型输入信号自动控制系统中常见的典型输入信号主要有脉冲信号阶跃信号斜坡信号加速度信号正弦信号

2.1.1典型输入信号1．脉冲信号脉冲信号脉冲信号（见右图）的数学表达式为当，时，描述的是单位脉冲信号，其函数称为单位脉冲函数，记为，如图所示，其数学表达式为

2.1.1典型输入信号1．脉冲信号单位脉冲函数的积分面积为1，即，表示脉冲函数的强度，其拉普拉斯变换为。在自动控制系统中，单位脉冲信号相当于瞬时的信号。当信号的强度很大，持续时间相对于系统的时间常数很小时，则可认为该信号是脉冲信号，如瞬间作用的冲击力、阵风等。

2.1.1典型输入信号2．阶跃信号阶跃信号（见右图）表示在时，一个突然加到系统上的不变的信号，如电源突然接通、负荷突变等。阶跃信号

2.1.1典型输入信号2．阶跃信号其数学表达式为当时，描述的是单位阶跃信号，其函数称为单位阶跃函数，记为，其拉普拉斯变换为。单位阶跃函数对时间的导数为单位脉冲函数。

2.1.1典型输入信号3．斜坡信号斜坡信号（见右图）表示从零值开始，随时间以恒定速度增长的信号，故也称为等速度信号，如数控机床加工斜面时的进给指令。斜坡信号

2.1.1典型输入信号3．斜坡信号其数学表达式为 当时，描述的是单位斜坡信号，其函数称为单位斜坡函数，其拉普拉斯变换为。单位斜坡函数对时间的导数为单位阶跃函数。

2.1.1