3-1-系統(tǒng)時間響應的性能指標課件(16頁PPT)

1、第三章 時域分析法第1頁，共16頁。什么是時域分析? 指控制系統(tǒng)在典型輸入信號作用下，根據(jù)輸出量的時域表達式（解析、幾何），分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。已知系統(tǒng)微分方程形式的數(shù)學模型求c(t)與ai、bj、r(t)的關系(解析、幾何)。第2頁，共16頁。優(yōu)點：時域分析是直接在時間域中對系統(tǒng)進行分析的方法，從時域響應曲線上能直接得到系統(tǒng)時間響應的全部信息，具有直觀和準確的優(yōu)點。缺點：難以判斷系統(tǒng)結構和參數(shù)對動態(tài)性能的影響，很難用于系統(tǒng)的設計。對于高階系統(tǒng)，系統(tǒng)分析的工作量將急劇增加，不易確定其性能指標。必須借助計算機實現(xiàn)。第3頁，共16頁。第三章 時域分析法第一節(jié) 系統(tǒng)時間響應的性能指

2、標第4頁，共16頁。選取原則（1）在現(xiàn)場及實驗中容易產(chǎn)生（2）系統(tǒng)在工程中經(jīng)常遇到，并且是最不利的外作用。（3）數(shù)學表達式簡單，便于理論分析。一 典型輸入信號 為了能對不同的控制系統(tǒng)的性能用統(tǒng)一的標準來恒量，通常需要選擇幾種典型的外作用。第5頁，共16頁。 脈沖函數(shù)典型輸入信號單位脈沖函數(shù)： 理想單位脈沖函數(shù)實際單位脈沖函數(shù)第6頁，共16頁。 階躍函數(shù)A：階躍幅度，A=1稱為單位階躍函數(shù)，記為1(t)。典型輸入信號 斜坡函數(shù)（速度函數(shù)）B=1時稱為單位斜坡函數(shù)。00第7頁，共16頁。典型輸入信號 拋物線函數(shù)（加速度函數(shù)）C=1時稱為單位拋物線函數(shù)。 正弦函數(shù)00第8頁，共16頁。典型輸入信號

3、分析系統(tǒng)特性究竟采用何種典型輸入信號，取決于實際系統(tǒng)最常見的工作狀態(tài)。同時往往選取最不利的信號作為系統(tǒng)的典型輸入信號。第9頁，共16頁。 當輸入信號突然發(fā)生跳變時，這時輸出量還處在原有的平衡狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)了偏差，這個偏差控制輸出量達到新的平衡，這就是一個調節(jié)過程。t01r(t)t01c(t)12理想的調節(jié)過程實際二、系統(tǒng)響應過程第10頁，共16頁。 理想的調節(jié)過程是：出現(xiàn)偏差后，執(zhí)行機構突然動作，使輸出量立即達到新的平衡狀態(tài)，調節(jié)過程瞬時完成，即：c(t)r(t)，實際上這是不可能的，因為什么呢？對，慣性。所以當輸出量發(fā)生跳變時，任何實際系統(tǒng)從原平衡狀態(tài)到達新的平衡狀態(tài)都要經(jīng)歷一個過渡過程，

4、過渡過程的曲線形狀隨系統(tǒng)的不同而有所差異，有的是單調增長到穩(wěn)定值（曲線1），有的是衰減到穩(wěn)定值（曲線2）。第11頁，共16頁。整個調節(jié)過程分為兩個階段:a.動態(tài)過程 反映系統(tǒng)的動態(tài)特性。輸出量處于激烈變化之中，其信息用動態(tài)性能描述。b.穩(wěn)態(tài)過程 反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。輸出量穩(wěn)定在新的平衡狀態(tài)，并保持不變。提供有關穩(wěn)態(tài)誤差的信息，由穩(wěn)態(tài)性能描述。 第12頁，共16頁。描述穩(wěn)定的系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下，動態(tài)過程隨時間的變化狀況的指標。三、動態(tài)響應指標上升時間峰值時間調節(jié)時間誤差帶超調量% = %BA定義一注意tr的另一種定義。第13頁，共16頁。上升時間調節(jié)時間定義二上升時間trrise time 峰值時間tppeak time調節(jié)時間tssettling time第14頁，共16頁。1、上升時間和峰值時間反映了系統(tǒng)的響應速度；超調量反映了系統(tǒng)的阻尼程度；調節(jié)時間同時反映系統(tǒng)響應速度和阻尼程度的綜合性指標。2、除一、二階系統(tǒng)外，精確確定這些