控制系统的误差分析和计算讲义.pptVIP

作用下 作用下 作用下 系统型别 §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 系统的稳态误差不仅与系统本身的结构、参数有关，而且还与外作用的形式有关。 对于单位负反馈系统而言， 系统的开环传递函数 ess 1(t) ess t1(t) §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 t xo(t) tr tp ts （±5%误差带） 0 1 Mp 改善二阶系统响应特性的 两种措施： + ① 引入误差信号的比例-微分控制 ②引入输出信号的速度反馈控制 §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 原系统阻尼比 + ① 引入误差信号的比例-微分控制: §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 原系统阻尼比 + ① 引入误差信号的比例-微分控制: §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 特点: ? 引入比例微分控制，使系统阻尼比增加，从而抑制振荡，使超调减弱，改善系统平稳性； ? 零点的出现，将会加快系统响应速度，使上升时间缩短，峰值提前，又削弱了“阻尼”作用。因此适当选择微分时间常数，使系统具有过阻尼，则响应将在不出现超调的条件下，显著提高快速性。 ? 不影响系统误差，自然频率不变。 原系统阻尼比 ②引入输出信号的速度反馈控制 §6-2 输入引起的稳态误差及静态误差系数 由上可知： 速度反馈使?增大，振荡和超调减小，改善了系统平稳性； 速度负反馈控制的闭环传递函数无零点，其输出平稳性优于比例——微分控制； 系统跟踪斜坡输入时稳态误差会加大，因此应适当提高系 统的开环增益. [例1]：试求图示系统中干扰引起的稳态误差ess2 ？ ＋ 解：由于系统是一阶系统， 故只要参数K1K20，则系统就稳定。 或 §6-3 干扰引起的稳态误差 ＋ 系统的特征方程为： 即 [规律]： 如果控制系统的扰动是一阶跃函数，那么只要在扰动作用点前有一个积分器，就可以消除阶跃扰动引起的稳态误差。 [例2]：试消除图示系统中干扰引起的稳态误差ess2 ？ ＋ 属于结构不稳定系统！ §6-3 干扰引起的稳态误差 ＋ ＋ 属于结构不稳定系统！ ＋ ＋ 消除扰动引起的稳态误差的同时，还要保证系统的稳定性。 §6-3 干扰引起的稳态误差 [例2]：试消除图示系统中干扰引起的稳态误差ess2 ？ ＋ 属于结构不稳定系统！ ＋ 解：系统的特征方程为： 只要参数K1K2、τ大于零，则系统稳定。 §6-3 干扰引起的稳态误差 [例2]：试消除图示系统中干扰引起的稳态误差ess2 ？ * * §6-1 稳态误差及其基本分析方法 §6-2 输入引起的稳态误差及静态 误差系数 §6-3 干扰引起的稳态误差 §6-4 减小系统误差的途径 本 章 内 容 第六章 控制系统的误差分析和计算 本章基本要求 ★ 明确误差、稳态误差和静态误差系数的定义； ★ 正确理解终值定理的应用条件； ★ 熟练掌握系统稳态误差、静态误差系数的规 律及其计算; ★ 学会减小和消除系统稳态误差的措施。 第六章 控制系统的误差分析和计算 稳态误差是衡量控制系统控制准确度的一种度量，反映了控制系统的稳态性能，是控制系统的一项重要的稳态性能指标。 暂态性能：平稳、振荡幅度小——“稳” 过渡过程的时间短——“快” 稳态性能：系统的稳态误差小——“准” 闭环系统稳定是前提 §6-1 稳态误差及其基本分析方法 导致系统产生稳态误差的因素很多，本节只讨论由于系统本身的结构、参数及外作用的形式不同而引起的 (原理性) 稳态误差； 而不讨论由于系统元件的间隙、静摩擦、不灵敏区以及放大器的零点漂移等非线性因素所造成的 (工艺性)稳态误差。 §6-1 稳态误差及其基本分析方法 1. 从系统的输入端定义误差：ε (t)= xi(t)- y(t) 即把系统的输入信号xi(t)作为被控量的希望值，把主反馈信号 y(t) 作为被控量的实际值，把两者之差所产生的偏差信号ε(t)定义为误差。 一、误差的定义 对于图示的典型结构，控制系统的误差有两种定义方式： ＋ 这种方式定义的误差，在实际系统中是可以测量的，而且它具有一定的物理意义。 §6-1 稳态误差及其基本分析方法 即把系统的被控量的希望值 xor(t)与实际的输出值 xo(t) 之差定义为系统的误差 e(t) 。 2. 从系统的输出端定义误差：e(t)= xor(t)-xo(t) 对于图示的典型结构，控制系统的误差有两种定义方式： ＋ 一、误差的定义 此方式定义的误差，是性能指标的一种提法，但在实际系统中有时无法测量，