第8講自動(dòng)控制原理ppt課件

1、 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 自自 動(dòng)動(dòng) 控控 制制 原原 理理 教教 學(xué)學(xué) 組組自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理3 3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能3.4 3.4 高階系統(tǒng)的階躍呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能高階系統(tǒng)的階躍呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能3.5 3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 3.6 3.6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 3.7 3.7 線性系統(tǒng)時(shí)域校正線性系統(tǒng)時(shí)域

2、校正 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理3 3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能3.3.3 3.3.3 過(guò)阻尼二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能過(guò)阻尼二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能 自動(dòng)控制原理課程的義務(wù)與體系構(gòu)造自動(dòng)控制原理課程的義務(wù)與體系構(gòu)造3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正 3.1 時(shí)域分析法概述時(shí)域分析法概述 3.1.1 時(shí)域法的作用和特點(diǎn)時(shí)域法的作用和特點(diǎn) 時(shí)域法是最根本的分析方法時(shí)域法是最根本的分析方法,學(xué)習(xí)復(fù)域法、頻域法學(xué)習(xí)復(fù)域法、頻域法的根底的根底 (1) 直接在時(shí)間域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展分析校正，

3、直觀，直接在時(shí)間域中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展分析校正，直觀，準(zhǔn)確；準(zhǔn)確； (2) 可以提供系統(tǒng)時(shí)間呼應(yīng)的全部信息；可以提供系統(tǒng)時(shí)間呼應(yīng)的全部信息； (3) 基于求解系統(tǒng)輸出的解析解，比較煩瑣?；谇蠼庀到y(tǒng)輸出的解析解，比較煩瑣。3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正線性系統(tǒng)的時(shí)域分析與校正3.1.2 時(shí)域法常用的典型輸入信號(hào)時(shí)域法常用的典型輸入信號(hào) 穩(wěn)：穩(wěn)：( 根本要求根本要求 ) 系統(tǒng)受脈沖擾動(dòng)后能回到原來(lái)的平衡位系統(tǒng)受脈沖擾動(dòng)后能回到原來(lái)的平衡位置置 準(zhǔn)準(zhǔn): ( 穩(wěn)態(tài)要求穩(wěn)態(tài)要求 穩(wěn)態(tài)輸出與希望輸出間的誤差穩(wěn)態(tài)輸出與希望輸出間的誤差(穩(wěn)態(tài)誤穩(wěn)態(tài)誤差差)要小要小 快快: ( 動(dòng)態(tài)要求動(dòng)態(tài)要求 ) 過(guò)渡過(guò)程要平穩(wěn)，迅

4、速過(guò)渡過(guò)程要平穩(wěn)，迅速 延遲時(shí)間延遲時(shí)間 t d 階躍呼應(yīng)第一次到達(dá)終值的階躍呼應(yīng)第一次到達(dá)終值的50所需的所需的時(shí)間時(shí)間 上升時(shí)間上升時(shí)間 t r 1、階躍呼應(yīng)從終值的、階躍呼應(yīng)從終值的10上升到終值上升到終值的的90所需的時(shí)間所需的時(shí)間 有振蕩時(shí)；有振蕩時(shí)；2、呼應(yīng)從、呼應(yīng)從 0 到第一次到到第一次到達(dá)終值所需的時(shí)間達(dá)終值所需的時(shí)間 峰值時(shí)間峰值時(shí)間 t p 階躍呼應(yīng)越過(guò)終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需階躍呼應(yīng)越過(guò)終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間的時(shí)間 調(diào)理時(shí)間調(diào)理時(shí)間 t s 階躍呼應(yīng)到達(dá)并堅(jiān)持在終值階躍呼應(yīng)到達(dá)并堅(jiān)持在終值 5誤差帶誤差帶內(nèi)所需的最短時(shí)間內(nèi)所需的最短時(shí)間 超超 調(diào)調(diào) 量量 峰值超出終

5、值的百分比峰值超出終值的百分比3.1.3 線性系統(tǒng)時(shí)域性能目的線性系統(tǒng)時(shí)域性能目的 超調(diào)量超調(diào)量% =AB100%時(shí)間時(shí)間td 延遲延遲h(t)t時(shí)間時(shí)間tr上升上升峰值時(shí)間峰值時(shí)間tpBAh(t)t動(dòng)態(tài)性能目的定義動(dòng)態(tài)性能目的定義調(diào)理時(shí)間調(diào)理時(shí)間ts3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能 3.2.1 3.2.1 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng) (s) (s) 規(guī)范方式及規(guī)范方式及 h(t)h(t)sKsG )(11111)(1 TsTsTKsKsKsKsKTT11 TsssTssRssC111111)()()( TtesCLth 1)()(13.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間

6、呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能 3.2.2 一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能目的計(jì)算一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能目的計(jì)算 一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能與系統(tǒng)極點(diǎn)分布的關(guān)系一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能與系統(tǒng)極點(diǎn)分布的關(guān)系tTeth11)( tTeTth11)( Thhh1)0(1)(0)0(95. 01)( Ttsseth05. 095. 01 TtseTTts305. 0ln 3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能例例1 1 系統(tǒng)如下圖，現(xiàn)采用負(fù)反響方式，欲將系統(tǒng)調(diào)理時(shí)間減小到系統(tǒng)如下圖，現(xiàn)采用負(fù)反響方式，欲將系統(tǒng)調(diào)理時(shí)間減小到原來(lái)原來(lái) 的的0.10.1倍，且保證原放大倍數(shù)不變，試確定參數(shù)倍，且保證

7、原放大倍數(shù)不變，試確定參數(shù) Ko Ko 和和 KH KH 的值。的值。 HOHOHOKsKsKsKsGKSGKs1012 . 01012 . 010112 . 010)(1)()( 10*1011002. 0*1012 . 0KKKTKHOH 109 . 0OHKK11012 . 010110 sKKKHHO 3.2.3 3.2.3 一階系統(tǒng)的典型呼應(yīng)一階系統(tǒng)的典型呼應(yīng) r(t) R(s) C(s)= F(s) R(s) c(t) 一階系統(tǒng)典型呼應(yīng)一階系統(tǒng)典型呼應(yīng) d(t) 1 1(t) t 3.2.3 3.2.3 一階系統(tǒng)的典型呼應(yīng)一階系統(tǒng)的典型呼應(yīng)3.3. 二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能二階

8、系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能3.3.1 .1 傳送函數(shù)規(guī)范方式及分類傳送函數(shù)規(guī)范方式及分類2 - 1S1,2=-nnS1,2=-n-n=S1,2 =jn01101j0j0j0j0二階系統(tǒng)單位階躍呼應(yīng)二階系統(tǒng)單位階躍呼應(yīng)s2+2ns+n2(s)=n2-j1-2 nS1,2=nh(t)= 1T2tT1T21e+T1tT2T11e+h(t)= 1-(1+nt) e- tnh(t)= 1-cosntj0j0j0j0T11T2111010sin(dt+)e- t h(t)=1-211n過(guò)阻尼過(guò)阻尼臨界阻尼臨界阻尼欠阻尼欠阻尼零阻尼零阻尼3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能

9、 3.3.2 x 3.3.2 x 1 1 臨界阻尼，過(guò)阻尼時(shí)系統(tǒng)臨界阻尼，過(guò)阻尼時(shí)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)性能目的的計(jì)算動(dòng)態(tài)性能目的的計(jì)算 1 13.3.2 x 3.3.2 x 1 1 臨界阻尼，過(guò)阻尼時(shí)系統(tǒng)臨界阻尼，過(guò)阻尼時(shí)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)性能目的的計(jì)算動(dòng)態(tài)性能目的的計(jì)算 2 23.3 3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能二階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能 例例3-2 某系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數(shù)某系統(tǒng)閉環(huán)傳送函數(shù) ， 求動(dòng)態(tài)性能。求動(dòng)態(tài)性能。解：解：161016)(2sss)1)(1()8)(2(16161016)(2122TsTssssssn5 . 0211T125. 0812T4125. 05 . 021TT125. 1

10、2)(12121TTTT查圖3-7可得 3.31Tts65. 15 . 03 . 33 . 31Tts課程小結(jié)課程小結(jié) 3.1 3.1 概述概述 3.1.1 3.1.1 時(shí)域法的作用和特點(diǎn)時(shí)域法的作用和特點(diǎn) 3.1.2 3.1.2 時(shí)域法常用的典型輸入信號(hào)時(shí)域法常用的典型輸入信號(hào) 3.1.3 3.1.3 系統(tǒng)的時(shí)域性能目的系統(tǒng)的時(shí)域性能目的 3.2 3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能一階系統(tǒng)的時(shí)間呼應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能 3.2.1 3.2.1 一階系統(tǒng)傳送函數(shù)規(guī)范方式及單位階躍呼應(yīng)一階系統(tǒng)傳送函數(shù)規(guī)范方式及單位階躍呼應(yīng) 3.2.2 3.2.2 一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能目的計(jì)算一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能目的計(jì)算 3.2.3 3.2.3 典型輸入下一階系統(tǒng)的呼應(yīng)典型輸入下一階系統(tǒng)的呼應(yīng) 3.3 3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間