太原工业学院电气工程系自动控制理论课件第三章 线性系统的时域分析.pptVIP

引 言 系统复杂↑→微分方程的阶次↑→求解困难。 2. 工程问题并不是要求得到运动方程的解，而是要选择合适的参数或系统的结构，以求获得较好的动态性能。 3. 从工程实用的角度看，准确地求解微分方程是不必要的，或者说是没有意义的。 本章基本要求 1. 正确理解时域响应的性能指标、稳定性和稳态误差等概念。 2. 牢固掌握一阶系统的数学模型和典型时域响应的特点，并能熟练计算其性能指标和结构参数。 3.牢固掌握二阶系统的数学模型和阶跃响应的特点，并能熟练计算其欠阻尼时域性能指标和结构参数。 4. 正确理解线性定常系统的稳定条件，能熟练地应用劳斯稳定判据确定系统的稳定性。 5.正确理解和重视稳态误差的定义并能熟练掌握稳态误差的计算方法。明确终值定理的使用条件。 6. 掌握改善系统动态性能及提高系统控制精度的措施。 三、单位脉冲响应 也可直接由单位阶跃响应的求导得出上式结果 　　 * 第三章线性系统的时域分析 * 1.一阶系统的特征可用一个参量—时间常数　 来表示。 2. 一阶系统的脉冲响应是一单调下降的指数曲线。 3. 在初始条件为零的情况下，一阶系统的闭环传递函数与脉冲响应函数之间，包含着相同的动态过程信息。 四、单位斜坡响应 输出与输入的误差为： 当　　 时， 越小，系统跟踪斜坡输入信号的稳态误差也越小。 * 第三章线性系统的时域分析 * 五、单位等加速度响应 输出与输入的误差为： 当　　 时， 误差会随时间的推移而增大，也就是说系统不能跟踪加速度信号。 * 第三章线性系统的时域分析 * * 第三章线性系统的时域分析 * 一阶系统 对典型输入信号的响应 输入信号 时域 输入信号 频域 输出响应 积 分 ↓ 微 分 ↑ 等价关系：系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的导数； 系统对输入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的积分；积分常数由零初始条件确定。 积 分 ↓ 微 分 ↑ 稳态误差 0 T 不可跟踪 0 * 第三章线性系统的时域分析 * 本次课小结： 1. 性能指标： 动态性能指标——快速性 静态性能指标——准确性 2. 典型输入信号：五种 3.一阶系统的动态响应 1）时间常数T反映了系统的惯性， T↓→惯性↓→系统反应变快 2）测量T的方法： 3）一阶对象可以无偏差的跟踪阶跃信号，有偏差的跟踪斜坡信号，但不能跟踪等加速度信号 * 第 二章控制系统的数学模型 * * 第三章线性系统的时域分析 —自动控制理论— 太原工业学院自动化系 第三章线性系统的时域分析 —自动控制理论— 第三章线性系统的时域分析 太原工业学院自动化系 —自动控制理论— 第三章线性系统的时域分析 太原工业学院自动化系 第三章自动控制系统的时域分析 曲线1是四阶微分方程0.5x(4)+10x(3)+10x″+10x′+ x =1在一组初始条件下的解； 曲线2是二阶微分方程1.21x″+0.792x′+ x =1在一组初始条件下的解。 时域分析法： ——直接在时间域中进行分析的方法。 时域响应=瞬态响应+稳态响应 * 第三章线性系统的时域分析 * G(s) R(t) C(t) 控制系统时域分析方法： 1. 定义：给控制系统施加一个特定的输入信号，通过分析控制系统的输出响应来对控制系统的性能进行分析的方法。 2. 控制系统的时域分析包括三个方面：稳定性，暂态 性能和稳态性能。 3. 系统时域响应: 在某一个输入信号作用下，系统输出随时间变化的函数，是描述系统的微分方程的解。 4. 控制系统的时域响应的性质，取决于系统本身的结构和参数，系统的初始状态以及输入信号的形式。 5. 在实际的使用中，控制系统的输入信号是多种多样的。为了简化问题，在分析系统时，采用典型的输入信号。 　 * 第三章线性系统的时域分析 * * 第三章线性系统的时域分析 * 本章内容简介 3. 1. 自动控制系统的时域指标 3. 2. 一阶系统的阶跃响应 3. 3. 二阶系统的阶跃响应 3. 4. 高阶系统的动态响应 3. 5. 自动控制系统的代数稳定判据 3. 6. 稳态误差 3. 7. 用MATLAB 进行系统时域分析（自学） 第一节自动控制系统的时域指标 * 第三章线性系统的时域分析 * 本节内容简介 3.1.1、对控制性能的要求 3.1.2、典型输入信号 * 第三章线性系统的时域分析 * 动态过程 稳态过程 3.1.1 对控制性能的要求 1、动态过程与稳态过程 * 第三章线性系统的时域分析 * 2、动态性能 描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间t的变化状况的指标，称为动态性能指标