自动控制原理.ppt

第3章自动控制系统的时域分析
自动控制原理
2
第3章  自动控制系统的时域分析
系统的分析方法
时域、频域
时域分析的目的
不必准确地把微分方程解出来,而是从微分方程判断出系统运动的主要特征——从工程角度分析系统运动规律。
控制系统的性能指标
在典型信号作用下,控制系统的时间响应是由动态过程和稳态过程两部分组成。所以控制系统的性能指标,通常由动态性能和稳态性能两部分组成。

动态过程(过渡过程、暂态过程):在典型输入信号作用下,系统从初态到终态的响应过程。
动态响应过程有三种情况:衰减型、发散型、等幅振荡型
动态性能:当系统的时间响应c(t)中的瞬态分量较大而不能忽略时,称系统处于动态或过渡过程中,这时系统的特性。
稳态过程和稳态性能
稳态过程是指当时间t趋近于无穷大时,系统输出状态的表现形式。它表征系统输出量最终复现输入量的程度,提供系统有关稳态误差的信息,用稳态性能来描述。
通常讨论在阶跃、斜坡、加速度函数作用下的系统稳态误差;稳态误差用来衡量系统的控制精度或抗扰动性能。
ess=c期望- c( )
阶跃响应的性能指标:
在测定或计算系统的动态性能指标时,由于阶跃函数可以表征系统受到的最严峻的工作状态,动态性能指标,一般由阶跃响应的性能指标来描述。
6
自动控制系统的时域指标

(1)系统应是稳定的;
(2)系统达到稳定时,应满足给定的稳态误差的要求;
(3)系统在动态过程中应满足动态品质的要求。
稳定性
稳态特性
动态特性
7
为了能对不同的控制系统的性能用统一的标准来
恒量,通常需要选择几种典型的外作用。
典型输入(测试)信号选取原则:
(1)简单的时间函数,便于数学分析和试验研究。
(2)在现场及实验室中容易获得。
(3)实际信号可由这些典型信号组合而得。
控制工程中常用典型输入(测试)信号:
阶跃信号,斜坡信号,抛物线信号,脉冲信号。
2. 自动控制系统的典型输入信号
8
自动控制系统的时域指标
(1)阶跃函数
A=1时称为单位阶跃函数
单位阶跃信号的拉氏变换
9
自动控制系统的时域指标
(2)斜坡函数
A=1时称为单位斜坡函数
单位斜坡信号的拉氏变换
等速度函数
10
自动控制系统的时域指标
(3)抛物线函数
当A=1/2时,称为单位抛物线函数
单位抛物线函数信号的拉氏变换
等加速函数
单位函数,拉氏变换后系数都为1