自動(dòng)控制原理演示文稿33PPT課件

1、退出第1頁(yè)/共63頁(yè)退出第2頁(yè)/共63頁(yè)退出第3頁(yè)/共63頁(yè)退出第4頁(yè)/共63頁(yè)退出第5頁(yè)/共63頁(yè)退出第6頁(yè)/共63頁(yè)1( )( )sH s退出第7頁(yè)/共63頁(yè)退出rE sC sC ss R sC s( )( )( )( ) ( )( )sR sY s( )( )( )Y sC s H s( )( ) ( )1sH s( )( )1E sR sC sH s( )( )( )( )sR sH s C s( )( )( ) ( )1sR sC sH sH s( )( )( )( )( )sE sH s( )( )( )sH s E s( )( ) ( )sE s( )( )第8頁(yè)/共63頁(yè)退出0

2、000( )lim( )lim( )1lim( ) ( )lim( )1( )( )lim1( )sssstsesssee tsE sss R ssR sG ssR sG s 若() =1H s第9頁(yè)/共63頁(yè)退出6.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)描述穩(wěn)定的系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下，瞬態(tài)過(guò)程隨時(shí)間t變化的指標(biāo)，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。為了方便比較，一般假設(shè)系統(tǒng)初始條件為零，來(lái)定義系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的一些特征量作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的指標(biāo)。（1）上升時(shí)間tr單位階躍響應(yīng) c(t) 第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值c()1所需的時(shí)間，定義為上升時(shí)間，記為tr。對(duì)于過(guò)阻尼過(guò)程來(lái)說(shuō)，一般把從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需的時(shí)間定義為上升時(shí)間。其計(jì)算

3、公式為其中（2）峰值時(shí)間tp單位階躍響應(yīng)c(t)達(dá)到第一個(gè)穩(wěn)態(tài)峰值所需的時(shí)間定義為峰值時(shí)間，記為tp，其計(jì)算公式為21()1rdnt211()tg21pdnt第10頁(yè)/共63頁(yè)退出(3) 最大超調(diào)量一般用下式定義控制系統(tǒng)的最大超調(diào)量，即按定義，考慮到c()1，得（4）過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts，又稱(chēng)為調(diào)節(jié)時(shí)間ts。其定義為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)C（t）進(jìn)行到使下式成立所需的時(shí)間，定義為過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，即另一種定義方式為：包絡(luò)線(xiàn)衰減到區(qū)內(nèi)所需要的時(shí)間，定義為過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。式中為指定的數(shù)量，一般取0.02或0.05，其計(jì)算公式為 ( )( )100%( )pc tcc21100%pe( )( )( )

4、,sc tcctt44sntT33sntT1nT211(3ln)1snt211(4ln)1snt其中其中 為包絡(luò)線(xiàn)為包絡(luò)線(xiàn)的時(shí)間常數(shù)。的時(shí)間常數(shù)。第11頁(yè)/共63頁(yè)退出0 1234500.511.52第12頁(yè)/共63頁(yè)退出（5）振蕩次數(shù)N在0t 時(shí)間內(nèi)，單位階躍響應(yīng) c(t) 穿越其穩(wěn)態(tài)值次數(shù)的一半，定義為振蕩次數(shù)，記為N，其計(jì)算公式為 (14)當(dāng)=0.05，0 0.9 時(shí)，有當(dāng)=0.02，0 0.9 時(shí)，有各性能指標(biāo)的幾何表示如圖所示。2ssddttNT 22131.521nnN 2214221nnN st第13頁(yè)/共63頁(yè)退出T11C sTsR s( )( )第14頁(yè)/共63頁(yè)退出第15頁(yè)

5、/共63頁(yè)退出T 第16頁(yè)/共63頁(yè)退出2222nnnC sR sss( )( )第17頁(yè)/共63頁(yè)退出第18頁(yè)/共63頁(yè)退出第19頁(yè)/共63頁(yè)退出111011110( )( )( )( )mmmmnnnnb sbsbsbM sM sa sasa saN sD ss )11110( )nnnnD sa sasa sa第20頁(yè)/共63頁(yè)退出第21頁(yè)/共63頁(yè)退出第22頁(yè)/共63頁(yè)退出2461135721234312342121101nnnnnnnnnnnnsaaaasaaaasbbbbsccccseesfsg11110( )nnnnD sa sasa sa12311nnnnnaaa aba131

6、 211nnbaabcb第23頁(yè)/共63頁(yè)退出 32220sss第24頁(yè)/共63頁(yè)退出 3210112202ssss第25頁(yè)/共63頁(yè)退出第26頁(yè)/共63頁(yè)退出第27頁(yè)/共63頁(yè)退出第28頁(yè)/共63頁(yè)退出第29頁(yè)/共63頁(yè)退出 ( )( )( )( )( )1( )( )eE sG sssR sG s H s2( )( )( )( )1( )( )efG sE ssF sG s H s ( )es( )efs第30頁(yè)/共63頁(yè)退出 ( )( ) ( )( )( )eefE ss R ss F s201211( )2!LLr trrtr tr tL201211( )2!kkf tff tf tf

7、 tk( )( )01( )(0)( )!Liirsseietrti( )( )01( )(0)( )!kiifssefietfti第31頁(yè)/共63頁(yè)退出 ( )( )0( )( )010!10!ssrssfssLiieikiiefietetetrtifti( )( )( )( )( )( )( )第32頁(yè)/共63頁(yè)退出 0( )lim( )lim( )sssstseetsE s ( )sse第33頁(yè)/共63頁(yè)退出 ( )( )(0)(0,1,2)(0)(0,1,2)iieif iefcilcik( )( )0011( )( )( )!Lkiissif iiietc rtcftii第34頁(yè)/共

8、63頁(yè)退出第35頁(yè)/共63頁(yè)退出 121210121210( )mmmmnnnnB sBsB sB sBG sA sAsA sAsA1212101212101( )1( )ennnnnnnnsG sA sAsA sAsAa sasa sa sa第36頁(yè)/共63頁(yè)退出 000(1)011100(2)001222110000(0)1(0)()111(0)()()2!2!eeeACaACAaaaAAaCAaAaaaaa第37頁(yè)/共63頁(yè)退出 000000111001(1)210010010112000(0) (0)1 ()niiieniiisnnnniiiiiiiiiiiieniiisA sACaa

9、 sA sa sA sa sCa sA aA aAAaaaa第38頁(yè)/共63頁(yè)退出 (2)221110010400111001011(0)2!2! 2 ennnnniiiiiiiiiiiiiiiniiisnnnnniiiiiiiiiiiiiiiCAsa sAsa sa sa sAsa sAsa sa s 40001221100001 ()()niiia sAAaAaAaaaaa第39頁(yè)/共63頁(yè)退出 同理，可求得 其中 000(1)011100(2)001222110000(0)1(0)()111(0)()()2!2!feffeffefACaACAaaaAAaCAaAaaaaa 1212101

10、21210nnnnefnnnnA sAsA sAsAa sasa sa sa 第40頁(yè)/共63頁(yè)退出 2012( ) sCC sC s2012( )( )( )( )E sC R sC sR sC s R s第41頁(yè)/共63頁(yè)退出 查表法2122121( )1mmvnnssskG sssss( )( )0011( )( )( )!Lkiissif iiietc rtcftii第42頁(yè)/共63頁(yè)退出1()222111()22211(1)(21)( )( )(1)(21)m lljjjjjjn v kkviiiiiiksssG s H sssss 0lim( )( )vsks G s H s第43

11、頁(yè)/共63頁(yè)退出：1pRk1( )RtRt21 2RtvR kaR kv( )sse( )r t第44頁(yè)/共63頁(yè)退出第45頁(yè)/共63頁(yè)退出n動(dòng)態(tài)性能計(jì)算 1.二階系統(tǒng)凡是用二階微分方程描述的系統(tǒng)，稱(chēng)為二階系統(tǒng)。其頻域數(shù)學(xué)模型一般為： 式中， 為無(wú)阻尼自振角頻率， 為阻尼比，若0 1，則稱(chēng)為過(guò)阻尼二階系統(tǒng)，若-1 0，則稱(chēng)為負(fù)阻尼二階系統(tǒng)。 222( )( )( )2nnnnC ssR sssn第46頁(yè)/共63頁(yè)退出2211( )1sin()11tgcosntdec tt ,其其中中或或22( )1cossin11ntdddnc tett ,其其中中稱(chēng)為系統(tǒng)有無(wú)阻尼自振角頻率稱(chēng)為系統(tǒng)有無(wú)阻尼自

12、振角頻率第47頁(yè)/共63頁(yè)退出2、高階系統(tǒng)確定高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，是一件比較復(fù)雜的工作。工程上常用主導(dǎo)極點(diǎn)的概念對(duì)高階系統(tǒng)近似分析，或者采用數(shù)字機(jī)分析法，模擬機(jī)分析法等。3、改善系統(tǒng)瞬態(tài)性能的常用方法：在系統(tǒng)中引入速度反饋環(huán)節(jié)：在系統(tǒng)加入比例微分環(huán)節(jié)： 第48頁(yè)/共63頁(yè)退出 n第49頁(yè)/共63頁(yè)退出第50頁(yè)/共63頁(yè)退出 22( )(1)( )1( )1(1)/(1)(1)kG sssk sskG sssk skkkkskskss2/( ) 1 (1)kksksskss第51頁(yè)/共63頁(yè)。退出第52頁(yè)/共63頁(yè)退出 0 0.10.20.30.40.50.600.511.3n第53頁(yè)/共63頁(yè)

13、退出 0 0.10.20.30.40.50.600.511.3第54頁(yè)/共63頁(yè)退出 解：由已知條件得：解：由已知條件得： 解之得：解之得：2130%100%pe20.11pnts0.3633.7/nrad s,第55頁(yè)/共63頁(yè)退出例題2.試確定下圖所示系統(tǒng)的參數(shù)k的穩(wěn)定域。 ( )R s( )C s-2(0.010.21)ksss第56頁(yè)/共63頁(yè)退出2( )(0.010.21)kG ssss32( )0.010.2D ssssk 32100.010.20.20.010.2sskssk1k00.200.20.0100.20kk020k第57頁(yè)/共63頁(yè)退出 0 0.511.52/min0 2 2.54 6 8 10 12 14 16 18 20 11T s 10 C/min第58頁(yè)/共63頁(yè)退出0 0.511.52/min0 2 2.54 6 8 10 12 14 16 18 20 第59頁(yè)/共63頁(yè)退出 ( )( )( )( )( )11( )( )( )( )eE sR sC sC sssR sR sR s ( )1( )( )1C ssR sTs1( )111eTssTsTs 20010( )lim( ) ( )lim 101ssessTsess R ssTTss 41min0.25min(2%)stTT o( )102.5 C