第三章 时域分析c, 自动控制原理课件教学 讲义.pptVIP

1 绪论 控制系统发展史、控制方式、基本组成、术语、分类 控制系统基本要求：稳定性、动态性能、稳态误差 2 控制系统的数学模型 控制系统的数学模型建立、传递函数 方框图等效变换、梅森公式 3 时域分析法 4 根轨迹法 5 频率分析法 6 控制系统的校正（设计、补偿与综合） ;第三章 线性系统的时域分析法;3-1 典型输入信号和线性系统的时域性能指标;室温系统的温度、水位调节系统的高度，扰动不确定。 火炮系统的位置和速度具有随机性，输入信号无法定。 宇宙飞船系统加速度控制，根据需要确定。;典型信号选取条件 ;动态过程：系统在典型信号作用下，输出量从初始状态到接近最终状态的响应过程。实际控制系统的瞬态响应，在达到稳态以前，表现为衰减(等幅振荡、发散属于不稳定)过程。 ;2 动态性能与稳态性能;动态性能指标（振荡型）;?调节时间 ： 响应曲线达到并永远 保持在一个允许误差 范围内，所需的最短 时间。用稳态值的 百分数（5% 或2%） ⑤ 超调量 指响应的最大偏离量 h(tp)于终值之差的 百分比，即 ;时间tr;h(t);动态性能指标（衰减）;3.2 一阶系统的时域分析3.2.1 一阶系统的数学模型;3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应;;3.2.3. 一阶系统的单位冲激响应;3.2.4 一阶系统的单位斜坡响应;3.2.5 一阶系统的单位加速度响应;一阶系统对典型输入信号的响应;解：由微分方程得系统的传递函数;3.3 二阶（典型）系统的时域分析;为了使研究的结果具有普遍意义，可将表示为如下标准形式;，闭环极点为共扼复根，位于左半S平面，欠阻尼系统;3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应 ;27;2. 临界阻尼;3、欠阻尼情况; 稳态分量为1，表明系统在单位阶跃函数作用下，不存在稳态位置误差，瞬态分量为阻尼正弦振荡项，其振荡频率为; 上述四种情况分别称为二阶无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼系统。其阻尼系数、特征根、极点分布和单位阶跃响应如下表所示：;图3-12表示了二阶系统在不同;33;典型两阶系统的瞬态响应;二阶系统单位阶跃响应定性分析;3.3.3 欠阻尼二阶系统的动态过程分析;衰减振荡瞬态过程的性能指标; 称为阻??角，这是由于 。;衰减振荡瞬态过程的性能指标;衰减振荡瞬态过程的性能指标;⒊ 最大超调量 ：;衰减振荡瞬态过程的性能指标;衰减振荡瞬态过程的性能指标;当t=t’s时，有：;衰减振荡瞬态过程的性能指标;阻尼系数 是二阶系统的一个重要参数，用它可以间接地判断一个二阶系统的瞬态品质。在 的情况下瞬态特性为单调变化曲线，无超调和振荡，但 长。当 时，输出量作等幅振荡或发散振荡，系统不能稳定工作。;阻尼系数、阻尼角与最大超调量的关系;例题3.1 如图所示，系统输入r(t)=1,试计算 K=200 时， 系统的响应c(t)和性能指标：;49;K=1500;例题3.2设单位负反馈二阶系统的阶跃响应曲线如图所示 试确定此系统的开环传递函数和闭环传递函数。;开环传递函数:;改善二阶系统响应特性的措施;改善二阶系统响应特性的措施;改善二阶系统响应特性的措施;改善二阶系统响应特性的措施;改善二阶系统响应特性的措施;改善二阶系统响应特性的措施;例3.3;这是一个标准的二阶系统（无零点），可以用公式进行计算。;61;当 ya(t) = 0 时， 可求得 tp = 0.887s，σ％≈23.6％ ;ts ≈ 2s;;小 结;一、典型三阶系统的瞬态响应;三阶系统单位阶跃响应;三阶系统单位阶跃响应;69;高阶系统分析;高阶系统分析，单位阶跃响应;高阶系统分析，主导极点;主导极点及应用;例如：;小结