机械控制理论基础（第四章系统的瞬态响应).pptVIP

第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 (2) 静态速度误差系数Kv 系统对单位斜坡输入的稳态误差称为速度误差： 静态速度误差系数定义为 对于0型系统，Kv=0，ev = ∞。 对于I型系统，Kv=K，ev = 1/K。 对于II型系统，Kv= ∞ , ev = 0。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 (3) 静态加速度误差系数Ka 系统对单位加速度输入的稳态误差称为加速度误差 静态加速度误差系数Ka 定义为 静态误差系数Kp，Kv和Ka描述了系统减小稳态误差的能力。 开环增益K增大，有利于减小各稳态误差。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 扰动作用下的稳态误差 系统还受干扰的作用，扰动作用下的稳态误差，反映了系统抗干扰的能力。 若系统同时受输入信号和扰动信号的作用，系统的总误差等于分别作用时稳态误差的代数和。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 令N(s) = 0 令R(s) = 0 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 例1:一反馈控制系统如图所示，试分别确定H0=0.1和H0=1时，系统在单位阶跃信号作用下的稳态误差。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 解：系统的开环传递函数 系统为0型系统，系统的开环增益为K=10H0，稳态误差为 当H0 = 0.1时，eu = 0.5；当H0 = 1时，eu = 1/11 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-6 系统误差分析 例2：系统的负载变化往往是系统的主要干扰，已知系统如图所示，试分析N(s)对系统稳态误差的影响。 解：系统的输出为 式中第一项为扰动对输出的影响，第二项为输入对输出的影响。 而系统的误差为 则稳态误差为 若扰动为单位阶跃函数 扰动作用点前的系统前向传递函数G(0)越大，由扰动引起的稳态误差就越小。但系统容易不稳定。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-7 Matlab分析 例：作传递函数 的时间响应曲线 Matlab程序如下： num = [1 1] den = [1 1 2] H = tf(num,den) step(H) 作业 4.2；4.4；4.6；4.8；4.11；4.13 谢谢大家！ 感谢您的观看！ 机械控制理论基础第四章 系统的瞬态响应与误差分析 机械学院过程装备系 周志宏 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 学习目标 掌握系统瞬态响应的概念； 掌握一阶、二阶系统的瞬态响应的特点； 掌握瞬态响应的性能指标。 掌握各阶系统的误差分析特点与方法。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 重点： 系统的瞬态响应的分析方法 难点： 瞬态响应的特点、误差的分析、MATLAB、Simulink分析动态系统。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 内容 时间响应 一阶系统的时间响应 二阶系统的时间响应 高阶系统的动态分析 瞬态响应的性能指标 系统误差分析 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-1 时间响应 时间响应的概念 机械系统在外作用的激励下，其输出量随时间变化的函数关系。－揭示系统本身的动态特性。 典型的输入信号：阶跃函数、脉冲函数、斜坡函数和加速度函数 稳态响应：时间趋于无穷大时，系统的输出。 瞬态响应：系统受外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-1 时间响应 脉冲响应函数 输入 ，输出 系统的传递函数即为其脉冲响应函数的象函数。 输入为任意时间函数时，将信号分成n个脉冲叠加。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-2 一阶系统的时间响应 一阶系统的数学模型 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-2 一阶系统的时间响应 一阶系统的单位阶跃响应 反变换 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-2 一阶系统的时间响应 一阶系统的脉冲响应 系统对输入函数导数的响应等于系统对该输入信号响应的导数。 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-2 一阶系统的时间响应 一阶系统的单位斜坡响应 拉氏反变换 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-3 二阶系统的时间响应 二阶系统的数学模型 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-3 二阶系统的时间响应 单位阶跃响应 (1) 欠阻尼 (2) 临界阻尼 (3) 过阻尼 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-3 二阶系统的时间响应 二阶系统的单位脉冲响应 (1)欠阻尼 (2)临界阻尼 (3) 过阻尼 第四章 系统的瞬态响应与误差分析 §4-4 高阶系统的动态分析 三阶系统 可求得系统单位阶跃响应函